JP2946306B2 - 半導体温度センサーとその製造方法 - Google Patents
半導体温度センサーとその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
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- H01L27/082—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
- H01L27/0823—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only including vertical bipolar transistors only
- H01L27/0825—Combination of vertical direct transistors of the same conductivity type having different characteristics,(e.g. Darlington transistors)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気製品等に用い
られるＩＣ温度センサーに関する。
られるＩＣ温度センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】特公昭５９−４７４６７号公報に、ＣＭ
ＯＳと同一プロセスで形成できるＮＰＮバイポーラトラ
ンジスタをダーリントン接続したＩＣ温度センサーが示
されている。図５は、ＮＰＮバイポーラトランジスタの
ダーリントン２段接続の接続図で、トランジスタ１０２
のエミッタに定電流回路を接続して、トランジスタ１０
１のベース・エミッタ間電圧とトランジスタ１０２のベ
ース・エミッタ間電圧の和Ｖｏｕｔを検出する回路とな
っている。また、図１３のような、図５のトランジスタ
１０２にダブルコレクター構造を適用した例が示されて
いる。
ＯＳと同一プロセスで形成できるＮＰＮバイポーラトラ
ンジスタをダーリントン接続したＩＣ温度センサーが示
されている。図５は、ＮＰＮバイポーラトランジスタの
ダーリントン２段接続の接続図で、トランジスタ１０２
のエミッタに定電流回路を接続して、トランジスタ１０
１のベース・エミッタ間電圧とトランジスタ１０２のベ
ース・エミッタ間電圧の和Ｖｏｕｔを検出する回路とな
っている。また、図１３のような、図５のトランジスタ
１０２にダブルコレクター構造を適用した例が示されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なＩＣ
温度センサーにおいては、一段目のトランジスタ１０１
のベース・エミッタ間電流Ｉ１は、二段目のトランジス
タ１０２のベース・エミッタ間電流Ｉ２の１／βと小さ
く、ノイズに対して敏感であるという問題があった。こ
こでβは、トランジスタ１０２の電流増幅率である。ま
た、電流増幅率βがばらつくので、Ｉ１もばらつき、検
出電圧Ｖｏｕｔのばらつきが大きいという問題があっ
た。
温度センサーにおいては、一段目のトランジスタ１０１
のベース・エミッタ間電流Ｉ１は、二段目のトランジス
タ１０２のベース・エミッタ間電流Ｉ２の１／βと小さ
く、ノイズに対して敏感であるという問題があった。こ
こでβは、トランジスタ１０２の電流増幅率である。ま
た、電流増幅率βがばらつくので、Ｉ１もばらつき、検
出電圧Ｖｏｕｔのばらつきが大きいという問題があっ
た。
【０００４】そこでβを小さくするトランジスタの構造
が示されているが、βは１０程度までしか小さくなら
ず、上記問題は完全には解決できなかった。特に、トラ
ンジスタの段数を３段以上にすると、検出電圧Ｖｏｕｔ
のばらつきは大きかったので、実用上は３段が限界であ
った。
が示されているが、βは１０程度までしか小さくなら
ず、上記問題は完全には解決できなかった。特に、トラ
ンジスタの段数を３段以上にすると、検出電圧Ｖｏｕｔ
のばらつきは大きかったので、実用上は３段が限界であ
った。
【０００５】また、初段のトランジスタにある程度の電
流を流して安定化するために、最終段のトランジスタに
は、かなり大きな電流を流さなくてはならず、ＩＣの消
費電流が大きくなるという問題もあった。さらに、その
ために、最終段のトランジスタの大きさが大きくなり、
ＩＣのコストが高くなるという問題もあった。
流を流して安定化するために、最終段のトランジスタに
は、かなり大きな電流を流さなくてはならず、ＩＣの消
費電流が大きくなるという問題もあった。さらに、その
ために、最終段のトランジスタの大きさが大きくなり、
ＩＣのコストが高くなるという問題もあった。
【０００６】また、βは温度によって変化するので、最
終段以外のトランジスタに流れる電流が温度によって変
わり、トランジスタの段数が多いほど検出電圧Ｖｏｕｔ
の線形性が悪くなるという問題もあった。また、バイポ
ーラトランジスタのベース領域、エミッタ領域、ＣＭＯ
Ｓのウェル領域、Ｎ型及びＰ型の各ソースドレイン領域
といったそれぞれ異なる不純物濃度領域を形成させるた
めに、工程が増えてしまうという問題があった。
終段以外のトランジスタに流れる電流が温度によって変
わり、トランジスタの段数が多いほど検出電圧Ｖｏｕｔ
の線形性が悪くなるという問題もあった。また、バイポ
ーラトランジスタのベース領域、エミッタ領域、ＣＭＯ
Ｓのウェル領域、Ｎ型及びＰ型の各ソースドレイン領域
といったそれぞれ異なる不純物濃度領域を形成させるた
めに、工程が増えてしまうという問題があった。
【０００７】また、定電流回路の温度特性を担うＣＭＯ
Ｓトランジスタのウェル領域の移動度温度特性と、バイ
ポーラトランジスタの温度特性を担うベース領域の移動
度温度特性に差があるため、検出電圧の温度線形性が悪
くなるという問題があった。
Ｓトランジスタのウェル領域の移動度温度特性と、バイ
ポーラトランジスタの温度特性を担うベース領域の移動
度温度特性に差があるため、検出電圧の温度線形性が悪
くなるという問題があった。
【０００８】また、ベース領域の不純物濃度を濃くする
ことにより一定電流あたりの検出電圧は小さくなり、特
定の検出電圧を得るための定電流が大きくなってしまう
という問題があった。
ことにより一定電流あたりの検出電圧は小さくなり、特
定の検出電圧を得るための定電流が大きくなってしまう
という問題があった。
【０００９】また、ダブルコレクターを設けることによ
り、有効なベースコレクター接合面積がベース内の少数
キャリアの拡散距離の影響を受けてしまい、βがばらつ
きやすくなるという問題があった。
り、有効なベースコレクター接合面積がベース内の少数
キャリアの拡散距離の影響を受けてしまい、βがばらつ
きやすくなるという問題があった。
【００１０】そこで、本発明は、従来のこのような問題
点を解決するために、コストが低く、消費電流が小さ
く、検出電圧のばらつきが小さく、耐ノイズ性と検出電
圧の線形性が良好なＩＣ温度センサーを供給することを
目的とする。
点を解決するために、コストが低く、消費電流が小さ
く、検出電圧のばらつきが小さく、耐ノイズ性と検出電
圧の線形性が良好なＩＣ温度センサーを供給することを
目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明はＩＣ温度センサーを以下のように構成し
た。 (1) 複数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接
続して成る半導体温度センサーにおいて、バイポーラト
ランジスタのそれぞれの第一の主電極が電流源に接続さ
れている半導体温度センサーとした。
めに、本発明はＩＣ温度センサーを以下のように構成し
た。 (1) 複数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接
続して成る半導体温度センサーにおいて、バイポーラト
ランジスタのそれぞれの第一の主電極が電流源に接続さ
れている半導体温度センサーとした。
【００１２】(2) バイポーラトランジスタのそれぞれの
第二の主電極が、共通の半導体基板からなる(1)の半導
体温度センサーとした。 (3) 電流源が、電界効果トランジスタである(1)の半導
体温度センサーとした。
第二の主電極が、共通の半導体基板からなる(1)の半導
体温度センサーとした。 (3) 電流源が、電界効果トランジスタである(1)の半導
体温度センサーとした。
【００１３】(4) バイポーラトランジスタのエミッタ接
地の電流増幅率が２０以上である(1)の半導体温度セン
サーとした. (5)互いにダーリントン接続している複数個のバイポー
ラトランジスタとＭＯＳトランジスタから成る半導体温
度センサーの製造方法において、バイポーラトランジス
タのベース領域と前記ＭＯＳトランジスタのウェル領域
を同時に形成することを特徴とする半導体温度センサー
の製造方法とした。
地の電流増幅率が２０以上である(1)の半導体温度セン
サーとした. (5)互いにダーリントン接続している複数個のバイポー
ラトランジスタとＭＯＳトランジスタから成る半導体温
度センサーの製造方法において、バイポーラトランジス
タのベース領域と前記ＭＯＳトランジスタのウェル領域
を同時に形成することを特徴とする半導体温度センサー
の製造方法とした。
【００１４】(6)互いにダーリントン接続している複数
個のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタから
成る半導体温度センサーの製造方法において、バイポー
ラトランジスタのエミッタ領域とＭＯＳトランジスタの
ソース領域及びドレイン領域を同時に形成することを特
徴とする半導体温度センサーの製造方法とした。
個のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタから
成る半導体温度センサーの製造方法において、バイポー
ラトランジスタのエミッタ領域とＭＯＳトランジスタの
ソース領域及びドレイン領域を同時に形成することを特
徴とする半導体温度センサーの製造方法とした。
【００１５】(7)互いにダーリントン接続している複数
個のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタから
成る半導体温度センサーにおいて、バイポーラトランジ
スタのベース領域の不純物濃度が２ｅ１６cm-3以下であ
ることを特徴とする半導体温度センサーとした。
個のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタから
成る半導体温度センサーにおいて、バイポーラトランジ
スタのベース領域の不純物濃度が２ｅ１６cm-3以下であ
ることを特徴とする半導体温度センサーとした。
【００１６】(8)互いにダーリントン接続している複数
個のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタから
成る半導体温度センサーにおいて、バイポーラトランジ
スタのベース領域をエミッタ領域の端より外側６ｕｍ以
内に形成することを特徴とする半導体温度センサーとし
た。
個のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジスタから
成る半導体温度センサーにおいて、バイポーラトランジ
スタのベース領域をエミッタ領域の端より外側６ｕｍ以
内に形成することを特徴とする半導体温度センサーとし
た。
【００１７】(9)バイポーラトランジスタのベース領域
とエミッタ領域を互いに相似な形状に形成することを特
徴とする(1)の半導体温度センサーとした。 (10)複数個のバイポーラトランジスタが、平面的に互い
に同一寸法であることを特徴とする(1)の半導体温度セ
ンサーとした。
とエミッタ領域を互いに相似な形状に形成することを特
徴とする(1)の半導体温度センサーとした。 (10)複数個のバイポーラトランジスタが、平面的に互い
に同一寸法であることを特徴とする(1)の半導体温度セ
ンサーとした。
【００１８】(11)複数個のバイポーラトランジスタのエ
ミッタ面積が、全て等しいことを特徴とする(1)の半導
体温度センサーとした。 (12)複数個バイポーラトランジスタのエミッタ接地の電
流増幅率がすべて同じであることを特徴とする(1)の半
導体温度センサーとした。
ミッタ面積が、全て等しいことを特徴とする(1)の半導
体温度センサーとした。 (12)複数個バイポーラトランジスタのエミッタ接地の電
流増幅率がすべて同じであることを特徴とする(1)の半
導体温度センサーとした。
【００１９】(13)複数個のバイポーラトランジスタがダ
ーリントン接続して成る半導体温度センサーにおいて、
バイポーラトランジスタのそれぞれのエミッター外周部
が、ＭＩＳ構造の電極で囲まれていることを特徴とする
半導体温度センサーとした。 (14)ＭＩＳ電極の電位が、ベース電位に固定されている
ことを特徴とする(13)の半導体温度センサーとした。
ーリントン接続して成る半導体温度センサーにおいて、
バイポーラトランジスタのそれぞれのエミッター外周部
が、ＭＩＳ構造の電極で囲まれていることを特徴とする
半導体温度センサーとした。 (14)ＭＩＳ電極の電位が、ベース電位に固定されている
ことを特徴とする(13)の半導体温度センサーとした。
【００２０】(15)ＭＩＳ電極の電位が、エミッター電位
に固定されていることを特徴とする(13)の半導体温度セ
ンサーとした。 (16)複数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接
続している半導体温度センサーにおいて、バイポーラト
ランジスタのベース拡散層と半導体温度センサーが形成
されているＩＣのチップエッジとの間隔が２０μｍ以上
であることを特徴とする半導体温度センサーとした。
に固定されていることを特徴とする(13)の半導体温度セ
ンサーとした。 (16)複数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接
続している半導体温度センサーにおいて、バイポーラト
ランジスタのベース拡散層と半導体温度センサーが形成
されているＩＣのチップエッジとの間隔が２０μｍ以上
であることを特徴とする半導体温度センサーとした。
【００２１】(17) 複数個のバイポーラトランジスタが
ダーリントン接続している半導体温度センサーにおい
て、バイポーラトランジスタのベース拡散層と半導体温
度センサーが形成されているＩＣのチップエッジとの間
に、半導体基板と別の導電型の拡散層が形成されている
ことを特徴とする半導体温度センサーとした。
ダーリントン接続している半導体温度センサーにおい
て、バイポーラトランジスタのベース拡散層と半導体温
度センサーが形成されているＩＣのチップエッジとの間
に、半導体基板と別の導電型の拡散層が形成されている
ことを特徴とする半導体温度センサーとした。
【００２２】(18) 半導体基板と別の導電型の拡散層に
は、半導体基板との接合が逆バイアスになるように電圧
が供給されていることを特徴とする(17)の半導体温度セ
ンサーとした。 (19)複数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接
続され、複数のバイポーラトランジスタのそれぞれの第
一の主電極が電流源に接続されている半導体温度センサ
ーにおいて、第一の主電極のうちで、他のバイポーラト
ランジスタのベース電極に接続していない主電極が、オ
ペアンプの入力端子に接続され、オペアンプの出力端子
が出力パッドに接続されていることを特徴とする半導体
温度センサーとした。
は、半導体基板との接合が逆バイアスになるように電圧
が供給されていることを特徴とする(17)の半導体温度セ
ンサーとした。 (19)複数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接
続され、複数のバイポーラトランジスタのそれぞれの第
一の主電極が電流源に接続されている半導体温度センサ
ーにおいて、第一の主電極のうちで、他のバイポーラト
ランジスタのベース電極に接続していない主電極が、オ
ペアンプの入力端子に接続され、オペアンプの出力端子
が出力パッドに接続されていることを特徴とする半導体
温度センサーとした。
【００２３】(20)複数個のバイポーラトランジスタがダ
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、スイッチ素子の複数の入力端子にそれぞれ接続さ
れ、スイッチ素子の単一の出力端子が出力パッドに接続
されていることを特徴とする半導体温度センサーとし
た。
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、スイッチ素子の複数の入力端子にそれぞれ接続さ
れ、スイッチ素子の単一の出力端子が出力パッドに接続
されていることを特徴とする半導体温度センサーとし
た。
【００２４】(21)複数個のバイポーラトランジスタがダ
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、スイッチ素子の複数の入力端子にそれぞれ接続さ
れ、スイッチ素子の単一の出力端子がオペアンプの入力
端子に接続され、オペアンプの出力端子が出力パッドに
接続されていることを特徴とする半導体温度センサーと
した。
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、スイッチ素子の複数の入力端子にそれぞれ接続さ
れ、スイッチ素子の単一の出力端子がオペアンプの入力
端子に接続され、オペアンプの出力端子が出力パッドに
接続されていることを特徴とする半導体温度センサーと
した。
【００２５】(22)複数個のバイポーラトランジスタがダ
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、それぞれ別の出力パッドに接続されていることを
特徴とする半導体温度センサーとした。
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、それぞれ別の出力パッドに接続されていることを
特徴とする半導体温度センサーとした。
【００２６】(23)複数個のバイポーラトランジスタがダ
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、それぞれに対応する複数のオペアンプの入力端子
におのおの接続され、複数のオペアンプの出力端子が複
数の出力パッドにそれぞれ接続されていることを特徴と
する半導体温度センサーとした。
ーリントン接続され、複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が電流源に接続されている半導
体温度センサーにおいて、複数のバイポーラトランジス
タのそれぞれの第一の主電極のうち、複数の第一の主電
極が、それぞれに対応する複数のオペアンプの入力端子
におのおの接続され、複数のオペアンプの出力端子が複
数の出力パッドにそれぞれ接続されていることを特徴と
する半導体温度センサーとした。
【００２７】(24)複数個のバイポーラトランジスタがダ
ーリントン接続され、バイポーラトランジスタのそれぞ
れの第一の主電極が電流源に接続されている半導体温度
センサーにおいて、電流源のうち少なくとも１つの電流
源の電流値をトリミングすることにより変化させて、半
導体温度センサーの出力電圧または感度を調整可能とし
た。
ーリントン接続され、バイポーラトランジスタのそれぞ
れの第一の主電極が電流源に接続されている半導体温度
センサーにおいて、電流源のうち少なくとも１つの電流
源の電流値をトリミングすることにより変化させて、半
導体温度センサーの出力電圧または感度を調整可能とし
た。
【００２８】(25)複数個のバイポーラトランジスタがダ
ーリントン接続され、バイポーラトランジスタのそれぞ
れの第一の主電極が電流源に接続されている半導体温度
センサーにおいて、少なくとも１つのバイポーラトラン
ジスタの第一の主電極に、複数の電流源を選択的に接続
することにより、半導体温度センサーの出力電圧または
感度を調整可能とした。
ーリントン接続され、バイポーラトランジスタのそれぞ
れの第一の主電極が電流源に接続されている半導体温度
センサーにおいて、少なくとも１つのバイポーラトラン
ジスタの第一の主電極に、複数の電流源を選択的に接続
することにより、半導体温度センサーの出力電圧または
感度を調整可能とした。
【００２９】(26)複数個の互いにダーリントン接続され
たバイポーラトランジスタと、バイポーラトランジスタ
のそれぞれの第一の主電極に接続した電流源とを有した
半導体温度センサーをマトリックス状に半導体ウエハー
上に形成する工程と、半導体温度センサーをある温度で
出力電圧を計測する工程と、出力電圧と計測時の温度に
基づいて電流源の電流値をトリミングする工程とからな
る半導体温度センサーの製造方法を可能とした。
たバイポーラトランジスタと、バイポーラトランジスタ
のそれぞれの第一の主電極に接続した電流源とを有した
半導体温度センサーをマトリックス状に半導体ウエハー
上に形成する工程と、半導体温度センサーをある温度で
出力電圧を計測する工程と、出力電圧と計測時の温度に
基づいて電流源の電流値をトリミングする工程とからな
る半導体温度センサーの製造方法を可能とした。
【００３０】(27) バイポーラトランジスタは、ＰＮＰ
バイポーラトランジスタであり、オぺアンプの差動入力
部がＮＭＯＳトランジスタであることを特徴とする(19)
の半導体温度センサーとした。
バイポーラトランジスタであり、オぺアンプの差動入力
部がＮＭＯＳトランジスタであることを特徴とする(19)
の半導体温度センサーとした。
【００３１】
【発明の実施の形態】複数個のバイポーラトランジスタ
がダーリントン接続して成る半導体温度センサーにおい
て、バイポーラトランジスタのそれぞれのエミッタ電極
が定電流源に接続される構成とした。
がダーリントン接続して成る半導体温度センサーにおい
て、バイポーラトランジスタのそれぞれのエミッタ電極
が定電流源に接続される構成とした。
【００３２】このような構成では、バイポーラトランジ
スタの電流増幅率がある程度大きければ、それぞれのバ
イポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧は、接
続された定電流源の電流値とベース・エミッタ間ダイオ
ード特性で決まる。したがって、すべてのバイポーラト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧の合計を出力とし
て取り出したとき、バラツキの少ない温度出力特性が得
られる。
スタの電流増幅率がある程度大きければ、それぞれのバ
イポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧は、接
続された定電流源の電流値とベース・エミッタ間ダイオ
ード特性で決まる。したがって、すべてのバイポーラト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧の合計を出力とし
て取り出したとき、バラツキの少ない温度出力特性が得
られる。
【００３３】複数個のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続しているＩＣ温度センサーにおいて、バイポ
ーラトランジスタのベース拡散層とＩＣ温度センサーの
チップエッジとの間隔を２０μｍ以上とした。また、複
数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接続して
いるＩＣ温度センサーにおいて、バイポーラトランジス
タのベース拡散層とＩＣ温度センサーのチップエッジと
の間に、半導体基板と別の導電型の拡散層を形成し、こ
の拡散層には、半導体基板との接合が逆バイアスになる
ように電圧を供給した。
ントン接続しているＩＣ温度センサーにおいて、バイポ
ーラトランジスタのベース拡散層とＩＣ温度センサーの
チップエッジとの間隔を２０μｍ以上とした。また、複
数個のバイポーラトランジスタがダーリントン接続して
いるＩＣ温度センサーにおいて、バイポーラトランジス
タのベース拡散層とＩＣ温度センサーのチップエッジと
の間に、半導体基板と別の導電型の拡散層を形成し、こ
の拡散層には、半導体基板との接合が逆バイアスになる
ように電圧を供給した。
【００３４】このようにすると、高温時にチップエッジ
にある格子欠陥などで発生する少数キャリアが、バイポ
ーラトランジスタのベース領域にとどきにくくなる。し
たがって、高温時に各トランジスタのエミッタ電流に余
分な電流が加算されて、非線形な出力温度特性になるこ
とを防ぐことができる。
にある格子欠陥などで発生する少数キャリアが、バイポ
ーラトランジスタのベース領域にとどきにくくなる。し
たがって、高温時に各トランジスタのエミッタ電流に余
分な電流が加算されて、非線形な出力温度特性になるこ
とを防ぐことができる。
【００３５】複数個のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続され、複数のバイポーラトランジスタのそれ
ぞれのエミッタ電極が電流源に接続されているＩＣ温度
センサーにおいて、それぞれのエミッタ電極の電圧を出
力として取り出せるようにする。これにより、１つのＩ
Ｃ温度センサーで複数の出力電圧と複数の感度が得られ
る。
ントン接続され、複数のバイポーラトランジスタのそれ
ぞれのエミッタ電極が電流源に接続されているＩＣ温度
センサーにおいて、それぞれのエミッタ電極の電圧を出
力として取り出せるようにする。これにより、１つのＩ
Ｃ温度センサーで複数の出力電圧と複数の感度が得られ
る。
【００３６】本発明は、複数個のバイポーラトランジス
タがダーリントン接続され、バイポーラトランジスタの
それぞれのエミッタ電極が電流源に接続されているＩＣ
温度センサーにおいて、電流源の電流値をトリミングす
ることにより変化させて、ＩＣ温度センサーの出力電圧
または感度を調整可能とした。
タがダーリントン接続され、バイポーラトランジスタの
それぞれのエミッタ電極が電流源に接続されているＩＣ
温度センサーにおいて、電流源の電流値をトリミングす
ることにより変化させて、ＩＣ温度センサーの出力電圧
または感度を調整可能とした。
【００３７】ＩＣ温度センサーの出力電圧は、複数個の
バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧の和
になる。また、ＩＣ温度センサーの感度は、複数個のバ
イポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧の単位
温度あたりの変化量の和になる。
バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧の和
になる。また、ＩＣ温度センサーの感度は、複数個のバ
イポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧の単位
温度あたりの変化量の和になる。
【００３８】バイポーラトランジスタのエミッタに流れ
る電流値が変化すると、ベース・エミッタ間電圧が変化
するので、電流値をトリミングすることにより出力電圧
を調整することができる。また、バイポーラトランジス
タのエミッタに流れる電流値が変化すると、ベース・エ
ミッタ間電圧の単位温度あたりの変化量も変わるので、
電流値をトリミングすることにより感度を調整すること
ができる。
る電流値が変化すると、ベース・エミッタ間電圧が変化
するので、電流値をトリミングすることにより出力電圧
を調整することができる。また、バイポーラトランジス
タのエミッタに流れる電流値が変化すると、ベース・エ
ミッタ間電圧の単位温度あたりの変化量も変わるので、
電流値をトリミングすることにより感度を調整すること
ができる。
【００３９】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて説明する。図１
は本発明の半導体温度センサーの第一実施例の回路図で
ある。ＮＰＮバイポーラトランジスタ１，２，３がダー
リントン接続されている。バイポーラトランジスタ１，
２，３のエミッタは、それぞれ別々の電流源４，５，６
に接続されている。電流源４，５，６のもう一方の端子
は全てＧＮＤ端子に接続されている。バイポーラトラン
ジスタ１，２，３のコレクタは全て電源電圧端子Ｖｃｃ
に接続されている。ＧＮＤ端子及びＶｃｃ端子には、外
部電源から定電圧が供給される。最終段のバイポーラト
ランジスタ３のエミッタ端子が出力端子Ｖｏｕｔとなっ
ており、アンプ等に入力される。
は本発明の半導体温度センサーの第一実施例の回路図で
ある。ＮＰＮバイポーラトランジスタ１，２，３がダー
リントン接続されている。バイポーラトランジスタ１，
２，３のエミッタは、それぞれ別々の電流源４，５，６
に接続されている。電流源４，５，６のもう一方の端子
は全てＧＮＤ端子に接続されている。バイポーラトラン
ジスタ１，２，３のコレクタは全て電源電圧端子Ｖｃｃ
に接続されている。ＧＮＤ端子及びＶｃｃ端子には、外
部電源から定電圧が供給される。最終段のバイポーラト
ランジスタ３のエミッタ端子が出力端子Ｖｏｕｔとなっ
ており、アンプ等に入力される。
【００４０】この半導体温度センサーは、通常のＣＭＯ
Ｓと同一のプロセスで形成することができる。図２はこ
の半導体温度センサーのＮＰＮバイポーラトランジスタ
の部分の断面図である。Ｎ-シリコン基板１０７がコレ
クタ領域、Ｐ拡散層１０８がベース領域、Ｎ+拡散層１
１１がエミッタ領域となる。１０９はＰ+拡散層、１１
０はＮ+拡散層、１１２は中間絶縁層、１１３はコレク
タ電極、１１４はベース電極、１１５はエミッタ電極１
１６は保護膜である。Ｐ拡散層１０８は、ＣＭＯＳのＰ
ウェル形成と同時に形成できる。Ｐ+拡散層１０９は、
Ｐチャンネルトランジスタのソース・ドレインと同時に
形成できる。Ｎ+拡散層１１０，１１１は、Ｎチャンネ
ルトランジスタのソース・ドレインと同時に形成でき
る。また電流源４，５，６も、ＣＭＯＳプロセスで回路
形成できる。また、コレクタ領域はＮ -シリコン基板１
０７の代わりにＮ-拡散層で形成してもよい。
Ｓと同一のプロセスで形成することができる。図２はこ
の半導体温度センサーのＮＰＮバイポーラトランジスタ
の部分の断面図である。Ｎ-シリコン基板１０７がコレ
クタ領域、Ｐ拡散層１０８がベース領域、Ｎ+拡散層１
１１がエミッタ領域となる。１０９はＰ+拡散層、１１
０はＮ+拡散層、１１２は中間絶縁層、１１３はコレク
タ電極、１１４はベース電極、１１５はエミッタ電極１
１６は保護膜である。Ｐ拡散層１０８は、ＣＭＯＳのＰ
ウェル形成と同時に形成できる。Ｐ+拡散層１０９は、
Ｐチャンネルトランジスタのソース・ドレインと同時に
形成できる。Ｎ+拡散層１１０，１１１は、Ｎチャンネ
ルトランジスタのソース・ドレインと同時に形成でき
る。また電流源４，５，６も、ＣＭＯＳプロセスで回路
形成できる。また、コレクタ領域はＮ -シリコン基板１
０７の代わりにＮ-拡散層で形成してもよい。
【００４１】次に、この半導体温度センサーの原理を説
明する。図１からわかるように、各トランジスタのベー
ス・エミッタ間電圧の和を出力Ｖｏｕｔとして取り出す
ものである。このベース・エミッタ間電圧Ｖは、ダイオ
ードの電流電圧特性と同じく、拡散電流が支配的な順バ
イアス領域では、エミッタ電流をＩeとすると Ｉe＝ｅｎｉ2（Ｄp／ＬpＮd＋Ｄn／ＬnＮa）・ｅｘｐ
（ｅＶ／ｋＴ） で与えられる。
明する。図１からわかるように、各トランジスタのベー
ス・エミッタ間電圧の和を出力Ｖｏｕｔとして取り出す
ものである。このベース・エミッタ間電圧Ｖは、ダイオ
ードの電流電圧特性と同じく、拡散電流が支配的な順バ
イアス領域では、エミッタ電流をＩeとすると Ｉe＝ｅｎｉ2（Ｄp／ＬpＮd＋Ｄn／ＬnＮa）・ｅｘｐ
（ｅＶ／ｋＴ） で与えられる。
【００４２】ｅ：単位電荷 Ｔ：絶対温度 ｎｉ：真性キャリア密度 ｋ：ボルツマン定数 Ｎd ：Ｎ型領域のドナー密度 Ｎa ：Ｐ型領域のアクセプタ密度 Ｄp ：正孔の拡散定数 Ｄn ：電子の拡散定数 Ｌp ：正孔の拡散距離 Ｌn ：電子の拡散距離
【００４３】よって、ベース・エミッタ間の電流電圧特
性は、図６に示すような特性となり温度によって変化す
る。ここでＴ1，Ｔ2，Ｔ3は温度であり、Ｔ1＞Ｔ2＞Ｔ3
の関係にある。エミッタ電流Ｉeが一定であれば、ベー
ス・エミッタ間電圧Ｖは、温度に対してほぼ線形な関係
にあり、−２ｍＶ／℃〜−３ｍＶ／℃の感度が得られ
る。
性は、図６に示すような特性となり温度によって変化す
る。ここでＴ1，Ｔ2，Ｔ3は温度であり、Ｔ1＞Ｔ2＞Ｔ3
の関係にある。エミッタ電流Ｉeが一定であれば、ベー
ス・エミッタ間電圧Ｖは、温度に対してほぼ線形な関係
にあり、−２ｍＶ／℃〜−３ｍＶ／℃の感度が得られ
る。
【００４４】トランジスタ１，２，３に流れるエミッタ
電流をＩe1，Ｉe2，Ｉe3、ベース電流をＩb1，Ｉb2，Ｉ
b3、電流源４，５，６に流れる電流をＩ4，Ｉ5，Ｉ6、
トランジスタ１，２，３のエミッタ接地の電流増幅率を
β1，β2，β3とすると、 Ｉe3＝Ｉ6 Ｉe2＝Ｉ5＋Ｉb3 ＝Ｉ5＋Ｉe3／（β3＋１） ＝Ｉ5＋Ｉ6／（β3＋１） Ｉe1＝Ｉ4＋Ｉb2 ＝Ｉ4＋Ｉe2／（β2＋１） ＝Ｉ4＋Ｉ5／（β2＋１）＋Ｉ6／（β3＋１）／（β2＋１） となる。ここで、Ｉb3＝Ｉe3／（β3＋１）、Ｉb2＝Ｉe
2／（β2＋１）を用いた。
電流をＩe1，Ｉe2，Ｉe3、ベース電流をＩb1，Ｉb2，Ｉ
b3、電流源４，５，６に流れる電流をＩ4，Ｉ5，Ｉ6、
トランジスタ１，２，３のエミッタ接地の電流増幅率を
β1，β2，β3とすると、 Ｉe3＝Ｉ6 Ｉe2＝Ｉ5＋Ｉb3 ＝Ｉ5＋Ｉe3／（β3＋１） ＝Ｉ5＋Ｉ6／（β3＋１） Ｉe1＝Ｉ4＋Ｉb2 ＝Ｉ4＋Ｉe2／（β2＋１） ＝Ｉ4＋Ｉ5／（β2＋１）＋Ｉ6／（β3＋１）／（β2＋１） となる。ここで、Ｉb3＝Ｉe3／（β3＋１）、Ｉb2＝Ｉe
2／（β2＋１）を用いた。
【００４５】上式からわかるように、β2，β3がある程
度大きければ、 Ｉe2≒Ｉ5 Ｉe1≒Ｉ4 となり、すべてのトランジスタのエミッタ電流が電流増
幅率によらず、電流源の電流値で決まる。したがって、
電流増幅率によらずに、一定の出力Ｖｏｕｔが得られ
る。一般に、電流増幅率は、±５０％以上ばらつくが、
電流増幅率の狙い値を２０以上に設定しておけば、電流
増幅率のばらつきの影響は無視できる。したがって、す
べてのトランジスタの電流増幅率を同一にすることがで
き、製造が簡単である。さらに、電流増幅率は正の温度
係数を持っているが、この影響も無視できる。また、電
流増幅率βは、大きくてもかまわないので、ダブルコレ
クタ構造を使わなくてよく、ベースの濃度も低くするこ
とができる。
度大きければ、 Ｉe2≒Ｉ5 Ｉe1≒Ｉ4 となり、すべてのトランジスタのエミッタ電流が電流増
幅率によらず、電流源の電流値で決まる。したがって、
電流増幅率によらずに、一定の出力Ｖｏｕｔが得られ
る。一般に、電流増幅率は、±５０％以上ばらつくが、
電流増幅率の狙い値を２０以上に設定しておけば、電流
増幅率のばらつきの影響は無視できる。したがって、す
べてのトランジスタの電流増幅率を同一にすることがで
き、製造が簡単である。さらに、電流増幅率は正の温度
係数を持っているが、この影響も無視できる。また、電
流増幅率βは、大きくてもかまわないので、ダブルコレ
クタ構造を使わなくてよく、ベースの濃度も低くするこ
とができる。
【００４６】また、本発明では、トランジスタ１，２，
３のデザインをすべて同じにし、電流源４，５，６に流
れる電流Ｉ4，Ｉ5，Ｉ6が同じになるように設計すれ
ば、ベース・エミッタ間ダイオードの接合電圧Ｖの３倍
の出力と感度が正確に得られるので、非常に設計しやす
い。また、トランジスタ１，２，３のデザインをすべて
同じにしなくても、エミッタ面積を同じにすれば、上記
の効果は得られるので、設計の自由度は高い。
３のデザインをすべて同じにし、電流源４，５，６に流
れる電流Ｉ4，Ｉ5，Ｉ6が同じになるように設計すれ
ば、ベース・エミッタ間ダイオードの接合電圧Ｖの３倍
の出力と感度が正確に得られるので、非常に設計しやす
い。また、トランジスタ１，２，３のデザインをすべて
同じにしなくても、エミッタ面積を同じにすれば、上記
の効果は得られるので、設計の自由度は高い。
【００４７】 以上の説明は、トランジスタが３段の場
合であるが、２段でも良いし４段以上でも出力電圧範囲
が許せば、なんら問題はない。また、トランジスタ１，
２，３のサイズは、そのベース・エミッタ間ダイオード
の接合電流において拡散電流が支配的になれば良いの
で、電流源の電流値を小さくすれば、デザインの許す範
囲でいくらでも小さくできる。
合であるが、２段でも良いし４段以上でも出力電圧範囲
が許せば、なんら問題はない。また、トランジスタ１，
２，３のサイズは、そのベース・エミッタ間ダイオード
の接合電流において拡散電流が支配的になれば良いの
で、電流源の電流値を小さくすれば、デザインの許す範
囲でいくらでも小さくできる。
【００４８】図３は、本発明の半導体温度センサーの第
二実施例の回路図である。図１のＶｃｃ端子とＧＮＤ端
子の位置が入れ替わり、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
１，２，３がＰＮＰバイポーラトランジスタ７，８，９
に変わった形である。この半導体温度センサーは、Ｐ-
シリコン基板をコレクタ領域としてＣＭＯＳプロセスで
形成することができる。この半導体温度センサーの原理
は、第二実施例の半導体温度センサーと同様であるが、
ＧＮＤを基準として出力Ｖｏｕｔが得られるのが特徴で
ある。
二実施例の回路図である。図１のＶｃｃ端子とＧＮＤ端
子の位置が入れ替わり、ＮＰＮバイポーラトランジスタ
１，２，３がＰＮＰバイポーラトランジスタ７，８，９
に変わった形である。この半導体温度センサーは、Ｐ-
シリコン基板をコレクタ領域としてＣＭＯＳプロセスで
形成することができる。この半導体温度センサーの原理
は、第二実施例の半導体温度センサーと同様であるが、
ＧＮＤを基準として出力Ｖｏｕｔが得られるのが特徴で
ある。
【００４９】以上の説明で、電流源４，５，６は、その
両端にかかる電圧によらず、一定の電流を流す定電流源
であることが望ましい。また、この電流の大きさが、温
度によってあまり変わらない方がよい。このような電流
源であれば、ベース・エミッタ間ダイオードの温度特性
がそのまま出力となり、ばらつきが小さく、設計しやす
いからである。
両端にかかる電圧によらず、一定の電流を流す定電流源
であることが望ましい。また、この電流の大きさが、温
度によってあまり変わらない方がよい。このような電流
源であれば、ベース・エミッタ間ダイオードの温度特性
がそのまま出力となり、ばらつきが小さく、設計しやす
いからである。
【００５０】図４は、このような要求を満たす電流源と
して、ＰチャンネルのＭＯＳトランジスタ１０，１１，
１２を用いた半導体温度センサーの第三実施例の回路図
である。このＭＯＳトランジスタ１０，１１，１２は、
接合型電界効果トランジスタでもよい。
して、ＰチャンネルのＭＯＳトランジスタ１０，１１，
１２を用いた半導体温度センサーの第三実施例の回路図
である。このＭＯＳトランジスタ１０，１１，１２は、
接合型電界効果トランジスタでもよい。
【００５１】ＭＯＳトランジスタ１０，１１，１２が常
に飽和領域で動作し、トランジスタ７，８，９のベース
・エミッタ間ダイオードに流れる電流が常に拡散電流が
支配的になるように、ゲート電圧ＶGを設定する。ゲー
ト電圧ＶGは、半導体温度センサー内に基準電圧発生回
路を設けて得ることができる。ＭＯＳトランジスタ１
０，１１，１２は飽和領域で動作しているので、そのソ
ース・ドレイン間電圧によらず、ほとんど一定の電流が
流れる。また、ＶｃｃとＶGの差が一定になるようにす
れば、Ｖｃｃの変動によらず一定の出力電圧Ｖｏｕｔが
得られる。
に飽和領域で動作し、トランジスタ７，８，９のベース
・エミッタ間ダイオードに流れる電流が常に拡散電流が
支配的になるように、ゲート電圧ＶGを設定する。ゲー
ト電圧ＶGは、半導体温度センサー内に基準電圧発生回
路を設けて得ることができる。ＭＯＳトランジスタ１
０，１１，１２は飽和領域で動作しているので、そのソ
ース・ドレイン間電圧によらず、ほとんど一定の電流が
流れる。また、ＶｃｃとＶGの差が一定になるようにす
れば、Ｖｃｃの変動によらず一定の出力電圧Ｖｏｕｔが
得られる。
【００５２】図７に、図４の半導体温度センサーの出力
電圧Ｖｏｕｔの温度依存性を示す。バイポーラトランジ
スタ３段の場合以外に、１，２，４段の場合も示してあ
る。各段のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジス
タは同じサイズとしてあり、バイポーラトランジスタの
電流増幅率は、約５０である。複数段の出力は、１段の
出力を正確に段数倍した大きさになっている。
電圧Ｖｏｕｔの温度依存性を示す。バイポーラトランジ
スタ３段の場合以外に、１，２，４段の場合も示してあ
る。各段のバイポーラトランジスタとＭＯＳトランジス
タは同じサイズとしてあり、バイポーラトランジスタの
電流増幅率は、約５０である。複数段の出力は、１段の
出力を正確に段数倍した大きさになっている。
【００５３】以上の説明では、最終段のバイポーラトラ
ンジスタのエミッタから出力Ｖｏｕｔを取り出している
が、各段のバイポーラトランジスタのエミッタから出力
Ｖｏｕｔを取り出すことも可能である。図８は本発明の
半導体温度センサーの第４実施例の回路図である。ＮＰ
Ｎバイポーラトランジスタ１，２，３がダーリントン接
続されている。バイポーラトランジスタ３のエミッタ
は、電流源６に接続されている。電流源６のもう一方の
端子はＧＮＤ端子に接続されている。バイポーラトラン
ジスタ１，２，３のコレクタは全て電源電圧端子Ｖｃｃ
に接続されている。ＧＮＤ端子及びＶｃｃ端子には、外
部電源から定電圧が供給される。最終段のバイポーラト
ランジスタ３のエミッタ端子が出力端子Ｖｏｕｔとなっ
ており、アンプ等に入力される。
ンジスタのエミッタから出力Ｖｏｕｔを取り出している
が、各段のバイポーラトランジスタのエミッタから出力
Ｖｏｕｔを取り出すことも可能である。図８は本発明の
半導体温度センサーの第４実施例の回路図である。ＮＰ
Ｎバイポーラトランジスタ１，２，３がダーリントン接
続されている。バイポーラトランジスタ３のエミッタ
は、電流源６に接続されている。電流源６のもう一方の
端子はＧＮＤ端子に接続されている。バイポーラトラン
ジスタ１，２，３のコレクタは全て電源電圧端子Ｖｃｃ
に接続されている。ＧＮＤ端子及びＶｃｃ端子には、外
部電源から定電圧が供給される。最終段のバイポーラト
ランジスタ３のエミッタ端子が出力端子Ｖｏｕｔとなっ
ており、アンプ等に入力される。
【００５４】 本発明の半導体温度センサーの第４実施
例も、第１実施例の半導体温度センサーと同様、通常の
ＣＭＯＳプロセスで形成することができる。図２は第４
実施例の半導体温度センサーのＮＰＮバイポーラトラン
ジスタの部分の断面図である。図２におけるＰ拡散層１
０８はイオン注入法と熱拡散によりバイポーラトランジ
スタのベース領域と、図９に示すＮＭＯＳのＰウェル領
域３０９と同時に形成する。これらの拡散層の不純物濃
度が２ｅ１６ｃｍ-3以下である。さらに、図２のＰ+拡
散層１０９は、イオン注入法もしくは固体拡散法により
バイポーラトランジスタのエミッタ領域とＰＭＯＳトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域及び図９に示すＮＭＯ
Ｓの基板電極領域３１０と同時に形成される。同時にＮ
+拡散層１１０は、ＮＭＯＳトランジスタのソース・ド
レイン領域３１１と同時に形成される。これらの拡散層
の不純物濃度は１ｅ２０ｃｍ-3程度である。また、コレ
クタ領域はＮ-シリコン基板の１０７の代わりにＮ-拡散
層で形成してもよい。
例も、第１実施例の半導体温度センサーと同様、通常の
ＣＭＯＳプロセスで形成することができる。図２は第４
実施例の半導体温度センサーのＮＰＮバイポーラトラン
ジスタの部分の断面図である。図２におけるＰ拡散層１
０８はイオン注入法と熱拡散によりバイポーラトランジ
スタのベース領域と、図９に示すＮＭＯＳのＰウェル領
域３０９と同時に形成する。これらの拡散層の不純物濃
度が２ｅ１６ｃｍ-3以下である。さらに、図２のＰ+拡
散層１０９は、イオン注入法もしくは固体拡散法により
バイポーラトランジスタのエミッタ領域とＰＭＯＳトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域及び図９に示すＮＭＯ
Ｓの基板電極領域３１０と同時に形成される。同時にＮ
+拡散層１１０は、ＮＭＯＳトランジスタのソース・ド
レイン領域３１１と同時に形成される。これらの拡散層
の不純物濃度は１ｅ２０ｃｍ-3程度である。また、コレ
クタ領域はＮ-シリコン基板の１０７の代わりにＮ-拡散
層で形成してもよい。
【００５５】図１０はこの半導体温度センサーのＮＰＮ
バイポーラトランジスタの部分のレイアウト図である。
Ｎ+拡散層１１０の端から外側６ｕｍ以内にＰ拡散層１
０８を形成している。さらに、エミッタ領域のＮ+拡散
層１１０とベース領域のＰ拡散層１０８は正方形にレイ
アウトされている。
バイポーラトランジスタの部分のレイアウト図である。
Ｎ+拡散層１１０の端から外側６ｕｍ以内にＰ拡散層１
０８を形成している。さらに、エミッタ領域のＮ+拡散
層１１０とベース領域のＰ拡散層１０８は正方形にレイ
アウトされている。
【００５６】次に、第四実施例または、第１実施例の半
導体温度センサーの原理を説明する。図１、図８からわ
かるように、各トランジスタのベース・エミッタ間電圧
の和を出力Ｖｏｕｔとして取り出すものである。先に述
べたように、このベース・エミッタ間電圧Ｖは、ダイオ
ードの電流電圧特性と同じく、拡散電流が支配的な順バ
イアス領域では、エミッタ電流をＩeとすると Ｉe＝ｅｎi2（Ｄp／ＬpＮd＋Ｄn／ＬnＮa）・ｅｘｐ
（ｅＶ／ｋＴ） で与えられる。
導体温度センサーの原理を説明する。図１、図８からわ
かるように、各トランジスタのベース・エミッタ間電圧
の和を出力Ｖｏｕｔとして取り出すものである。先に述
べたように、このベース・エミッタ間電圧Ｖは、ダイオ
ードの電流電圧特性と同じく、拡散電流が支配的な順バ
イアス領域では、エミッタ電流をＩeとすると Ｉe＝ｅｎi2（Ｄp／ＬpＮd＋Ｄn／ＬnＮa）・ｅｘｐ
（ｅＶ／ｋＴ） で与えられる。
【００５７】ｎi2＝ｎo2Ｔ3・ｅｘｐ（-ｅＥg／ｋＴ） Ｄｎ＝ｕn・ｋＴ／ｅ を代入し、さらに、エミッタ濃度とベース濃度を考慮す
ると、拡散電流はベース領域で支配的であり、また、ベ
ース幅Ｗbが電子の拡散距離Ｌｎに比べて小さいなら
ば、Ｉｅは、 Ｉe＝ｎo2ｕnｋＴ4／ＷbＮa・ｅｘｐ（ｅ(Ｖ−Ｅg)／ｋ
Ｔ） となる。
ると、拡散電流はベース領域で支配的であり、また、ベ
ース幅Ｗbが電子の拡散距離Ｌｎに比べて小さいなら
ば、Ｉｅは、 Ｉe＝ｎo2ｕnｋＴ4／ＷbＮa・ｅｘｐ（ｅ(Ｖ−Ｅg)／ｋ
Ｔ） となる。
【００５８】ｕn：電子の移動度 ｎo：定数 Ｅg：エネルギーギャップ Ｗb：ベース幅
【００５９】よって、通常のベース・エミッタ間の電流
電圧特性は、ベース内の電子の移動度の温度特性が含ま
れてしまう。移動度の温度特性はその領域の不純物濃度
によって複雑な影響を受けるため、打ち消すことが困難
である。しかし、図１１に示すように、バイポーラトラ
ンジスタと同一の濃度を持つウェルのＮＭＯＳトランジ
スタを定電流回路として用いれば、バイポーラトランジ
スタの移動度の温度特性を定電流回路の温度特性により
相殺し、線形性の良い検出電圧特性が得られる。すなわ
ち、バイポーラトランジスタのベース領域と、定電流回
路のＮＭＯＳトランジスタのＰウェル領域３０９を同時
に形成することは、工程削減に役立つばかりでなく、線
形性の良い検出電圧特性が得られるのである。このこと
は、図４に示した、第三実施例においても同様に適用す
ることができる。とくに、第三実施例に適用するとき
は、バイポーラトランジスタの電流増幅率が大きくても
かまわないので、ベース領域の濃度は薄くてもかまわ
ず、定電流回路のトランジスタのウェル領域と同時に形
成してもなんら問題はない。
電圧特性は、ベース内の電子の移動度の温度特性が含ま
れてしまう。移動度の温度特性はその領域の不純物濃度
によって複雑な影響を受けるため、打ち消すことが困難
である。しかし、図１１に示すように、バイポーラトラ
ンジスタと同一の濃度を持つウェルのＮＭＯＳトランジ
スタを定電流回路として用いれば、バイポーラトランジ
スタの移動度の温度特性を定電流回路の温度特性により
相殺し、線形性の良い検出電圧特性が得られる。すなわ
ち、バイポーラトランジスタのベース領域と、定電流回
路のＮＭＯＳトランジスタのＰウェル領域３０９を同時
に形成することは、工程削減に役立つばかりでなく、線
形性の良い検出電圧特性が得られるのである。このこと
は、図４に示した、第三実施例においても同様に適用す
ることができる。とくに、第三実施例に適用するとき
は、バイポーラトランジスタの電流増幅率が大きくても
かまわないので、ベース領域の濃度は薄くてもかまわ
ず、定電流回路のトランジスタのウェル領域と同時に形
成してもなんら問題はない。
【００６０】また、ベース濃度が薄いほど少ない定電流
で高い検出電圧が得られるので、ベースの不純物濃度を
低くすることにより消費電流を下げることができる。
で高い検出電圧が得られるので、ベースの不純物濃度を
低くすることにより消費電流を下げることができる。
【００６１】図１１の温度センサーの回路図において、
トランジスタ１，２，３のエミッタ接地の電流増幅率を
β1，β2，β3とすると、一段目のトランジスタ１のベ
ース・エミッタ間電流Ｉ１は、二段目のトランジスタ２
のベース・エミッタ間電流Ｉ２の１／β２と小さく、さ
らに、三段目のトランジスタ３のベース・エミッタ間電
流Ｉ３の１／β２β３と小さくなり、電流増幅率βのバ
ラツキが検出電圧のバラツキに大きく影響する。エミッ
タ端からベース端が離れていると、少数キャリアの流れ
る有効なベース・コレクタ接合面積が、少数キャリアの
拡散距離によって変化し、電流増幅率βをばらつかせる
原因となってしまう。拡散距離と同等かそれよりも短い
６ｕｍ以内にベース端を形成することによって、電流増
幅率βは少数キャリアの拡散距離に対してバラツキ難く
い構造となる。さらに、図１０に示したように、エミッ
タ領域とベース領域を互いに相似な形にレイアウトする
ことによって、エミッタ面積に対してエミッタ端部の影
響を最小にする構造となり、電流増幅率βは少数キャリ
アの拡散距離に対してバラツキにくくなる。
トランジスタ１，２，３のエミッタ接地の電流増幅率を
β1，β2，β3とすると、一段目のトランジスタ１のベ
ース・エミッタ間電流Ｉ１は、二段目のトランジスタ２
のベース・エミッタ間電流Ｉ２の１／β２と小さく、さ
らに、三段目のトランジスタ３のベース・エミッタ間電
流Ｉ３の１／β２β３と小さくなり、電流増幅率βのバ
ラツキが検出電圧のバラツキに大きく影響する。エミッ
タ端からベース端が離れていると、少数キャリアの流れ
る有効なベース・コレクタ接合面積が、少数キャリアの
拡散距離によって変化し、電流増幅率βをばらつかせる
原因となってしまう。拡散距離と同等かそれよりも短い
６ｕｍ以内にベース端を形成することによって、電流増
幅率βは少数キャリアの拡散距離に対してバラツキ難く
い構造となる。さらに、図１０に示したように、エミッ
タ領域とベース領域を互いに相似な形にレイアウトする
ことによって、エミッタ面積に対してエミッタ端部の影
響を最小にする構造となり、電流増幅率βは少数キャリ
アの拡散距離に対してバラツキにくくなる。
【００６２】 図１２は、本発明の半導体温度センサー
の第５実施例の回路図である。図１の定電流源４、５、
６、をＰＭＯＳトランジスタ１０、１１、１２で構成し
たものである。この半導体温度センサーは、Ｎ-シリコ
ン基板をコレクタ領域としてＣＭＯＳプロセスで形成す
ることができる。
の第５実施例の回路図である。図１の定電流源４、５、
６、をＰＭＯＳトランジスタ１０、１１、１２で構成し
たものである。この半導体温度センサーは、Ｎ-シリコ
ン基板をコレクタ領域としてＣＭＯＳプロセスで形成す
ることができる。
【００６３】次に、バイポーラトランジスタの断面構造
について述べる。図２に、本発明の半導体温度センサー
のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分の断面図を示し
た。図１４は、図２の構造のバイポーラトランジスタの
コレクタ電流−電流増幅率特性を示す図である。図１４
によれば、領域１に示すようにコレクタ電流が小さくな
ると、電流増幅率が下がってくることがわかる。またこ
の下がり方は素子間でばらつきが大きい。そのため、コ
レクタ電流を多く取り、領域２で動作させなければなら
ない。従って、図５や図８のように、バイポーラトラン
ジスタを重ねてＩＣ温度センサーを構成する場合、一段
目のトランジスタ１０１を領域２で動作させるために二
段目のトランジスタ１０２にはそのβ倍の電流を流さな
ければならない。そのためＩＣ温度センサー全体とし
て、大きな電流を流さなければならない。ここでβは、
トランジスタ１０２の電流増幅率である。また、二段目
のバイポーラトランジスタにβ倍の電流を流すために
は、二段目のバイポーラトランジスタのサイズを一段目
のβ倍にする必要があり、チップサイズを大きくせざる
を得ない。
について述べる。図２に、本発明の半導体温度センサー
のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分の断面図を示し
た。図１４は、図２の構造のバイポーラトランジスタの
コレクタ電流−電流増幅率特性を示す図である。図１４
によれば、領域１に示すようにコレクタ電流が小さくな
ると、電流増幅率が下がってくることがわかる。またこ
の下がり方は素子間でばらつきが大きい。そのため、コ
レクタ電流を多く取り、領域２で動作させなければなら
ない。従って、図５や図８のように、バイポーラトラン
ジスタを重ねてＩＣ温度センサーを構成する場合、一段
目のトランジスタ１０１を領域２で動作させるために二
段目のトランジスタ１０２にはそのβ倍の電流を流さな
ければならない。そのためＩＣ温度センサー全体とし
て、大きな電流を流さなければならない。ここでβは、
トランジスタ１０２の電流増幅率である。また、二段目
のバイポーラトランジスタにβ倍の電流を流すために
は、二段目のバイポーラトランジスタのサイズを一段目
のβ倍にする必要があり、チップサイズを大きくせざる
を得ない。
【００６４】図１５は本発明の半導体温度センサーの第
六実施例のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分の断面
図である。Ｎ-シリコン基板２０７がコレクタ領域、Ｐ
拡散層２０８がベース領域、Ｎ+拡散層２１１がエミッ
タ領域となる。２２０はポリシリコン電極、２０９はＰ
+拡散層、２１０はＮ+拡散層、２１２は中間絶縁層、２
１３はコレクタ電極、２１４はベース電極、２１５はエ
ミッタ電極２１６は保護膜である。ポリシリコン電極２
２０は、ベース電極２１４によってＰ拡散層２０８に接
続されている。
六実施例のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分の断面
図である。Ｎ-シリコン基板２０７がコレクタ領域、Ｐ
拡散層２０８がベース領域、Ｎ+拡散層２１１がエミッ
タ領域となる。２２０はポリシリコン電極、２０９はＰ
+拡散層、２１０はＮ+拡散層、２１２は中間絶縁層、２
１３はコレクタ電極、２１４はベース電極、２１５はエ
ミッタ電極２１６は保護膜である。ポリシリコン電極２
２０は、ベース電極２１４によってＰ拡散層２０８に接
続されている。
【００６５】図１６は、第六実施例のバイポーラトラン
ジスタのコレクタ電流−電流増幅率特性である。電流増
幅率をβとすると １／β＝（ＩVR＋ＩSR＋ＩpE）／ＩE で与えられる。
ジスタのコレクタ電流−電流増幅率特性である。電流増
幅率をβとすると １／β＝（ＩVR＋ＩSR＋ＩpE）／ＩE で与えられる。
【００６６】 ＩVR：体積再結合電流 ＩSR ：表面再結合電流 ＩｐE：正孔逆注入電流 ＩE ：エミッタ電流 コレクタ電流が小さくなるに伴い、ベース領域での生成
−再結合電流ＩVR、ＩSRの寄与が大きくなり、βが下が
ってくる。特に低コレクタ電流領域でβに影響を与え、
かつばらつくのは表面再結合電流ＩSRである。ＩSRは、
エミッタ周辺のベース表面で生じ、半導体製造時のプラ
ズマ等によるダメージ、表面電荷等によって大きく左右
される。図１５の構造のトランジスタとすると、エミッ
タ周辺のベースの表面は、多結晶シリコン電極２２０で
覆われているため、半導体素子製造時のプラズマ等によ
るダメージから保護されている。また、電位をベース電
位に固定しているため、表面電荷の影響を受けないその
結果、図１６に示すようにコレクタ電流の小さい領域に
おいてもβの低下が小さくなる。従って、図１５のトラ
ンジスタを用いれば小さい電流でもばらつかず、安定し
て動作させることができ、低消費電流の半導体温度セン
サーを作ることができる。また、バイポーラトランジス
タを小型化することができるので、低価格の半導体温度
センサーを提供することができる。
−再結合電流ＩVR、ＩSRの寄与が大きくなり、βが下が
ってくる。特に低コレクタ電流領域でβに影響を与え、
かつばらつくのは表面再結合電流ＩSRである。ＩSRは、
エミッタ周辺のベース表面で生じ、半導体製造時のプラ
ズマ等によるダメージ、表面電荷等によって大きく左右
される。図１５の構造のトランジスタとすると、エミッ
タ周辺のベースの表面は、多結晶シリコン電極２２０で
覆われているため、半導体素子製造時のプラズマ等によ
るダメージから保護されている。また、電位をベース電
位に固定しているため、表面電荷の影響を受けないその
結果、図１６に示すようにコレクタ電流の小さい領域に
おいてもβの低下が小さくなる。従って、図１５のトラ
ンジスタを用いれば小さい電流でもばらつかず、安定し
て動作させることができ、低消費電流の半導体温度セン
サーを作ることができる。また、バイポーラトランジス
タを小型化することができるので、低価格の半導体温度
センサーを提供することができる。
【００６７】 図１７は、本発明の半導体温度センサー
の第７の実施例のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分
の断面図である。Ｎ-シリコン基板２０７がコレクタ領
域、Ｐ拡散層２０８がベース領域、Ｎ+拡散層２１１が
エミッタ領域となる。２２１はポリシリコン電極、２０
９はＰ+拡散層、２１０はＮ+拡散層、２１２は中間絶縁
層、２１３はコレクタ電極、２１４はベース電極、２１
５はエミッタ電極、２１６は保護膜である。ポリシリコ
ン電極２２１は、エミッタ電極２１５によってＮ拡散層
２１１に接続されている。４４行エミッタ電極２１６を
エミッタ電極２１５
の第７の実施例のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分
の断面図である。Ｎ-シリコン基板２０７がコレクタ領
域、Ｐ拡散層２０８がベース領域、Ｎ+拡散層２１１が
エミッタ領域となる。２２１はポリシリコン電極、２０
９はＰ+拡散層、２１０はＮ+拡散層、２１２は中間絶縁
層、２１３はコレクタ電極、２１４はベース電極、２１
５はエミッタ電極、２１６は保護膜である。ポリシリコ
ン電極２２１は、エミッタ電極２１５によってＮ拡散層
２１１に接続されている。４４行エミッタ電極２１６を
エミッタ電極２１５
【００６８】図１７の構造のトランジスタとすると、エ
ミッタ周辺のベース表面は、多結晶シリコン電極２２１
で覆われているため、半導体素子製造時のプラズマ等に
よるダメージから保護されている。また、電位をエミッ
タ電位に固定しているため、表面電荷の影響を受けな
い。その結果、第六の実施例によるコレクタ電流−電流
増幅率特性図１６と同様にコレクタ電流の小さい領域に
おいてもβの低下が小さくなる。従って、図１７のトラ
ンジスタを用いれば小さい電流でもばらつかず、安定し
て動作させることができ、低消費電流の半導体温度セン
サーを作ることができる。また、バイポーラトランジス
タを小型化することができるので、低下価格の半導体温
度センサーを提供することができる。
ミッタ周辺のベース表面は、多結晶シリコン電極２２１
で覆われているため、半導体素子製造時のプラズマ等に
よるダメージから保護されている。また、電位をエミッ
タ電位に固定しているため、表面電荷の影響を受けな
い。その結果、第六の実施例によるコレクタ電流−電流
増幅率特性図１６と同様にコレクタ電流の小さい領域に
おいてもβの低下が小さくなる。従って、図１７のトラ
ンジスタを用いれば小さい電流でもばらつかず、安定し
て動作させることができ、低消費電流の半導体温度セン
サーを作ることができる。また、バイポーラトランジス
タを小型化することができるので、低下価格の半導体温
度センサーを提供することができる。
【００６９】図１８は、本発明の半導体温度センサーの
第八実施例のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分の断
面図である。Ｎ-シリコン基板２０７がコレクタ領域、
Ｐ拡散層２０８がベース領域、Ｎ+拡散層２１１がエミ
ッタ領域となる。２０９はＰ+拡散層、２１０はＮ+拡散
層、２１２は中間絶縁層、２１３はコレクタ電極、２１
４はベース電極、２１５はエミッタ電極２１６は保護膜
である。ベース電極２１４は、エミッタ外周部のベース
上を覆っている。
第八実施例のＮＰＮバイポーラトランジスタの部分の断
面図である。Ｎ-シリコン基板２０７がコレクタ領域、
Ｐ拡散層２０８がベース領域、Ｎ+拡散層２１１がエミ
ッタ領域となる。２０９はＰ+拡散層、２１０はＮ+拡散
層、２１２は中間絶縁層、２１３はコレクタ電極、２１
４はベース電極、２１５はエミッタ電極２１６は保護膜
である。ベース電極２１４は、エミッタ外周部のベース
上を覆っている。
【００７０】図１８の構造のトランジスタとすると、エ
ミッタ周辺のベース表面は、ベース電極２１４で覆われ
ているため、半導体素子製造時のプラズマ等によるダメ
ージから保護されている。また、電位をエミッタ電位に
固定しているため、表面電荷の影響を受けない。その結
果、第六の実施例によるコレクタ電流−電流増幅率特性
図１６と同様にコレクタ電流の小さい領域においてもβ
の低下が小さくなる。従って、図１８のトランジスタを
用いれば小さい電流でもばらつかず、安定して動作させ
ることができ、低消費電流の半導体温度センサーを作る
ことができる。また、バイポーラトランジスタを小型化
することができるので、低下価格の半導体温度センサー
を提供することができる。
ミッタ周辺のベース表面は、ベース電極２１４で覆われ
ているため、半導体素子製造時のプラズマ等によるダメ
ージから保護されている。また、電位をエミッタ電位に
固定しているため、表面電荷の影響を受けない。その結
果、第六の実施例によるコレクタ電流−電流増幅率特性
図１６と同様にコレクタ電流の小さい領域においてもβ
の低下が小さくなる。従って、図１８のトランジスタを
用いれば小さい電流でもばらつかず、安定して動作させ
ることができ、低消費電流の半導体温度センサーを作る
ことができる。また、バイポーラトランジスタを小型化
することができるので、低下価格の半導体温度センサー
を提供することができる。
【００７１】また、図１５、図１７、図１８から簡単に
類推できるように、図１８の第八実施例において、エミ
ッタ周辺のベース上を覆う電極は、エミッタ電極でも同
様の効果を得られる。これまでの説明は、ＮＰＮトラン
ジスタの例を示してきたが、ＰＮＰトランジスタでも同
様なことはいうまでもない。
類推できるように、図１８の第八実施例において、エミ
ッタ周辺のベース上を覆う電極は、エミッタ電極でも同
様の効果を得られる。これまでの説明は、ＮＰＮトラン
ジスタの例を示してきたが、ＰＮＰトランジスタでも同
様なことはいうまでもない。
【００７２】次に、本発明の半導体温度センサーのチッ
プエッジ付近の構造について述べる。図１９は、本発明
の半導体温度センサーの拡散領域とチップエッジの関係
を示す平面図である。半導体温度センサーが、Ｎ-シリ
コン基板をコレクタ領域とするＮＰＮバイポーラトラン
ジスタで形成される場合で、ベース領域であるＰ拡散層
１０８の内側に、エミッタ領域であるＮ+拡散層１１１
が形成される。また、ベース電極を接続するためのＰ+
拡散層１０９もＰ拡散層１０８上に形成される。Ｐ拡散
層１０８の周囲には、コレクタ領域であるＮ-シリコン
基板１０７の電位Ｖｃｃを安定させるためのＮ+拡散層
１１０が形成される。このＮ+拡散層１１０はプラスの
Ｖｃｃの電位を与えられ、チップエッジ１１８まで形成
されてもよい。１１７は、パッシベーション保護膜の境
界である。
プエッジ付近の構造について述べる。図１９は、本発明
の半導体温度センサーの拡散領域とチップエッジの関係
を示す平面図である。半導体温度センサーが、Ｎ-シリ
コン基板をコレクタ領域とするＮＰＮバイポーラトラン
ジスタで形成される場合で、ベース領域であるＰ拡散層
１０８の内側に、エミッタ領域であるＮ+拡散層１１１
が形成される。また、ベース電極を接続するためのＰ+
拡散層１０９もＰ拡散層１０８上に形成される。Ｐ拡散
層１０８の周囲には、コレクタ領域であるＮ-シリコン
基板１０７の電位Ｖｃｃを安定させるためのＮ+拡散層
１１０が形成される。このＮ+拡散層１１０はプラスの
Ｖｃｃの電位を与えられ、チップエッジ１１８まで形成
されてもよい。１１７は、パッシベーション保護膜の境
界である。
【００７３】また、各バイポーラトランジスタのベース
領域とその周辺の拡散層は、全く同じパターンで形成さ
れる。したがって、各バイポーラトランジスタの特性は
同じである。さらに、各バイポーラトランジスタのベー
ス拡散層１０８とチップエッジ１１８との間隔Ｌは２０
μｍ以上にする。これは、高温時にチップエッジにある
格子欠陥などで発生する少数キャリア(正孔)が、ベース
領域にとどきにくくするためである。この少数キャリア
が、ベース領域にとどくと、各トランジスタのエミッタ
電流に、この少数キャリアの電荷の電流増幅率倍の電流
が加算されて、線形な出力温度特性が得られなくなる。
領域とその周辺の拡散層は、全く同じパターンで形成さ
れる。したがって、各バイポーラトランジスタの特性は
同じである。さらに、各バイポーラトランジスタのベー
ス拡散層１０８とチップエッジ１１８との間隔Ｌは２０
μｍ以上にする。これは、高温時にチップエッジにある
格子欠陥などで発生する少数キャリア(正孔)が、ベース
領域にとどきにくくするためである。この少数キャリア
が、ベース領域にとどくと、各トランジスタのエミッタ
電流に、この少数キャリアの電荷の電流増幅率倍の電流
が加算されて、線形な出力温度特性が得られなくなる。
【００７４】これを防ぐ別な方法を図２０に示す。図１
９と同様にベース領域であるＰ拡散層１０８、エミッタ
領域であるＮ+拡散層１１１、Ｐ+拡散層１０９がそれぞ
れ形成される。Ｐ拡散層１０８の周囲には、コレクタ領
域であるＮ-シリコン基板の電位Ｖｃｃを安定させるた
めのＮ+拡散層１１０が形成される。さらに、Ｎ+拡散層
１１０の外側とチップエッジの間に、Ｐ型の拡散層１１
９が形成される。このＰ型の拡散層１１９には、ＧＮＤ
の電位が与えられる。したがってＰ型の拡散層１１９の
周辺とＮ-シリコン基板内部へ向かって空乏層が形成さ
れる。この空乏層は、高温時にチップエッジにある格子
欠陥などで発生する少数キャリア(正孔)が、ベース領域
にとどく前に吸収する。したがって、高温時においても
線形な出力温度特性を維持できる。上記Ｐ型の拡散層１
１９は、Ｐ+拡散層１０９と同時に形成してもよいし、
Ｐウェル等で形成してもよい。また、 Ｐ型の拡散層１
１９の内部に回路や素子を形成してもよい。
９と同様にベース領域であるＰ拡散層１０８、エミッタ
領域であるＮ+拡散層１１１、Ｐ+拡散層１０９がそれぞ
れ形成される。Ｐ拡散層１０８の周囲には、コレクタ領
域であるＮ-シリコン基板の電位Ｖｃｃを安定させるた
めのＮ+拡散層１１０が形成される。さらに、Ｎ+拡散層
１１０の外側とチップエッジの間に、Ｐ型の拡散層１１
９が形成される。このＰ型の拡散層１１９には、ＧＮＤ
の電位が与えられる。したがってＰ型の拡散層１１９の
周辺とＮ-シリコン基板内部へ向かって空乏層が形成さ
れる。この空乏層は、高温時にチップエッジにある格子
欠陥などで発生する少数キャリア(正孔)が、ベース領域
にとどく前に吸収する。したがって、高温時においても
線形な出力温度特性を維持できる。上記Ｐ型の拡散層１
１９は、Ｐ+拡散層１０９と同時に形成してもよいし、
Ｐウェル等で形成してもよい。また、 Ｐ型の拡散層１
１９の内部に回路や素子を形成してもよい。
【００７５】さらに、 Ｐ型の拡散層１１９の外側にＶ
ｃｃ電位があたえられたＮ+拡散層１２０が形成され
る。このＮ+拡散層１２０は、Ｐ型の拡散層１１９のチ
ップエッジ側のＰＮ接合がリークしないようにするため
に形成する。格子欠陥などで発生する少数キャリアは、
温度に対して指数関数的に増加するので、８０℃を超え
ると各トランジスタのベース電流に匹敵するほどにな
り、その影響は無視できない。上述の、図１９または、
図２０の構造にすることで８０℃以上でも、線形な出力
温度特性が得られる。
ｃｃ電位があたえられたＮ+拡散層１２０が形成され
る。このＮ+拡散層１２０は、Ｐ型の拡散層１１９のチ
ップエッジ側のＰＮ接合がリークしないようにするため
に形成する。格子欠陥などで発生する少数キャリアは、
温度に対して指数関数的に増加するので、８０℃を超え
ると各トランジスタのベース電流に匹敵するほどにな
り、その影響は無視できない。上述の、図１９または、
図２０の構造にすることで８０℃以上でも、線形な出力
温度特性が得られる。
【００７６】以上の説明で、半導体温度センサーが、Ｐ
-シリコン基板をコレクタ領域とするＰＮＰバイポーラ
トランジスタで形成される場合には、ＰとＮ、Ｖｃｃと
ＧＮＤ、正孔と電子を置き換えればよい。また、本発明
の構造はエピタキシアル成長を用いたシリコン基板にお
いても使うことができる。
-シリコン基板をコレクタ領域とするＰＮＰバイポーラ
トランジスタで形成される場合には、ＰとＮ、Ｖｃｃと
ＧＮＤ、正孔と電子を置き換えればよい。また、本発明
の構造はエピタキシアル成長を用いたシリコン基板にお
いても使うことができる。
【００７７】次に、本発明の半導体温度センサーの応用
回路について、説明する。図２１は、図３に示す回路図
中の出力端子Ｖｏｕｔをボルテージフォロアアンプ１３
に入力し、ボルテージフォロアアンプ１３の出力端子を
出力パッド１４に接続した回路図である。ボルテージフ
ォロアアンプ１３は、バイポーラプロセスまたはＭＯＳ
プロセスで同一半導体基板内に形成することができる。
ボルテージフォロアアンプ１３は、出力電圧がほとんど
入力電圧と等しいので、温度センサーの出力を忠実に外
部に取り出すことができる。ボルテージフォロアアンプ
１３の代わりにオペアンプにゲインを持たせ、温度セン
サーの出力を増幅して外部に取り出すこともできるが、
この場合ゲインが温度特性を持つので、このばらつきを
一定にする必要がある。オペアンプを通さずに出力パッ
ドに接続することもできるが、この場合、負荷容量が大
きいときや負荷抵抗が小さいとき、Ｖｏｕｔが変動して
しまう。
回路について、説明する。図２１は、図３に示す回路図
中の出力端子Ｖｏｕｔをボルテージフォロアアンプ１３
に入力し、ボルテージフォロアアンプ１３の出力端子を
出力パッド１４に接続した回路図である。ボルテージフ
ォロアアンプ１３は、バイポーラプロセスまたはＭＯＳ
プロセスで同一半導体基板内に形成することができる。
ボルテージフォロアアンプ１３は、出力電圧がほとんど
入力電圧と等しいので、温度センサーの出力を忠実に外
部に取り出すことができる。ボルテージフォロアアンプ
１３の代わりにオペアンプにゲインを持たせ、温度セン
サーの出力を増幅して外部に取り出すこともできるが、
この場合ゲインが温度特性を持つので、このばらつきを
一定にする必要がある。オペアンプを通さずに出力パッ
ドに接続することもできるが、この場合、負荷容量が大
きいときや負荷抵抗が小さいとき、Ｖｏｕｔが変動して
しまう。
【００７８】図２２は、図３の実施例の各段のバイポー
ラトランジスタのエミッタから、それぞれ出力を得るよ
うにしたものである。すなわち、バイポーラトランジス
タ７、８、９のエミッタ端子がそれぞれボルテージフォ
ロアアンプ１３の入力端子に接続され、３つのボルテー
ジフォロアアンプ１３の出力端子がそれぞれ、出力パッ
ド１４に接続されている。
ラトランジスタのエミッタから、それぞれ出力を得るよ
うにしたものである。すなわち、バイポーラトランジス
タ７、８、９のエミッタ端子がそれぞれボルテージフォ
ロアアンプ１３の入力端子に接続され、３つのボルテー
ジフォロアアンプ１３の出力端子がそれぞれ、出力パッ
ド１４に接続されている。
【００７９】図２２に示す半導体温度センサーでは、１
つの半導体温度センサーで、図７に示すような２種類以
上の異なる感度と出力電圧を同時に得ることができる。
また、１つだけの出力端子を選んで使うこともできる。
例えば、低い電圧範囲が必要であれば、１段目の出力を
使う。高い感度が必要であれば、３段目以上の出力を使
うことができる。この実施例においても、オペアンプを
通さずに出力パッド１４に接続することもできる。ま
た、オペアンプにゲインを持たせることもできる。図２
３は、図３の実施例の各段のバイポーラトランジスタの
エミッタ端子を、スイッチ素子１５を介して切り換えら
れるようにしたものである。これにより、ボルテージフ
ォロアアンプ１３の数を１つにでき、消費電力を小さく
できる。このスイッチ素子１５のコントロール端子は、
コントロール用の入力パッドに接続され、外部から出力
を選択出来るようにする。図２２の例と比較すると、ア
ンプが１つなので、２種類以上の出力を得るとき、ボル
テージフォロアアンプ１３のオフセットのばらつきを考
慮しなくてすむ。
つの半導体温度センサーで、図７に示すような２種類以
上の異なる感度と出力電圧を同時に得ることができる。
また、１つだけの出力端子を選んで使うこともできる。
例えば、低い電圧範囲が必要であれば、１段目の出力を
使う。高い感度が必要であれば、３段目以上の出力を使
うことができる。この実施例においても、オペアンプを
通さずに出力パッド１４に接続することもできる。ま
た、オペアンプにゲインを持たせることもできる。図２
３は、図３の実施例の各段のバイポーラトランジスタの
エミッタ端子を、スイッチ素子１５を介して切り換えら
れるようにしたものである。これにより、ボルテージフ
ォロアアンプ１３の数を１つにでき、消費電力を小さく
できる。このスイッチ素子１５のコントロール端子は、
コントロール用の入力パッドに接続され、外部から出力
を選択出来るようにする。図２２の例と比較すると、ア
ンプが１つなので、２種類以上の出力を得るとき、ボル
テージフォロアアンプ１３のオフセットのばらつきを考
慮しなくてすむ。
【００８０】また、図２３において、スイッチ素子１５
を取り除き、ＡＬマスクやポリシリコンマスクでボルテ
ージフォロアアンプ１３の入力端子に接続するエミッタ
端子を選択するようにできる。このようにすれば、３種
類の感度の製品を１種類のマスクだけで作り分けること
ができる。
を取り除き、ＡＬマスクやポリシリコンマスクでボルテ
ージフォロアアンプ１３の入力端子に接続するエミッタ
端子を選択するようにできる。このようにすれば、３種
類の感度の製品を１種類のマスクだけで作り分けること
ができる。
【００８１】この実施例においても、オペアンプを通さ
ずに出力パッド１４に接続することもできる。また、オ
ペアンプにゲインを持たせることもできる。図２４は、
電流源の電流値をトリミングすることによって、出力電
圧または感度を調整できる半導体温度センサーの第十二
実施例の回路図である。図２４において、バイポーラト
ランジスタ９のエミッタには、電流源である３つのＭＯ
Ｓトランジスタ１２、１６、１７が接続されている。こ
のうち、ＭＯＳトランジスタ１６、１７とバイポーラト
ランジスタ９のエミッタは、レーザートリミング等で切
断可能なヒューズ１８、１９を介して接続されている。
ずに出力パッド１４に接続することもできる。また、オ
ペアンプにゲインを持たせることもできる。図２４は、
電流源の電流値をトリミングすることによって、出力電
圧または感度を調整できる半導体温度センサーの第十二
実施例の回路図である。図２４において、バイポーラト
ランジスタ９のエミッタには、電流源である３つのＭＯ
Ｓトランジスタ１２、１６、１７が接続されている。こ
のうち、ＭＯＳトランジスタ１６、１７とバイポーラト
ランジスタ９のエミッタは、レーザートリミング等で切
断可能なヒューズ１８、１９を介して接続されている。
【００８２】ヒューズ１８、１９は例えば図２５のよう
な構造にする。ポリシリコン配線２０は、コンタクト２
２を介してＡＬ配線２１と接続されている。ＡＬ配線２
１はそれぞれバイポーラトランジスタ９のエミッタ電極
とＭＯＳトランジスタ１６、１７のドレイン電極に接続
されている。ポリシリコン配線２０の中央部はレーザー
を照射する部分で、切断しやすいように細くなってい
る。２３はパッシベーション保護膜の開口部で、レーザ
ーが透過しやすくなっている。
な構造にする。ポリシリコン配線２０は、コンタクト２
２を介してＡＬ配線２１と接続されている。ＡＬ配線２
１はそれぞれバイポーラトランジスタ９のエミッタ電極
とＭＯＳトランジスタ１６、１７のドレイン電極に接続
されている。ポリシリコン配線２０の中央部はレーザー
を照射する部分で、切断しやすいように細くなってい
る。２３はパッシベーション保護膜の開口部で、レーザ
ーが透過しやすくなっている。
【００８３】ＭＯＳトランジスタ１６と１７のドレイン
電流値の比を１対２になるように設計すれば、ヒューズ
１８とヒューズ１９の切断の有り無しの４通りの組合わ
せで、バイポーラトランジスタ９のエミッタに流れる電
流値を４種類の中から選択することができる。このと
き、この４種類の電流値は、等間隔になる。したがっ
て、この４通りの場合に対応する出力電圧Ｖｏｕｔも４
種類得られ等間隔となる。同様に、感度も４種類得られ
る。
電流値の比を１対２になるように設計すれば、ヒューズ
１８とヒューズ１９の切断の有り無しの４通りの組合わ
せで、バイポーラトランジスタ９のエミッタに流れる電
流値を４種類の中から選択することができる。このと
き、この４種類の電流値は、等間隔になる。したがっ
て、この４通りの場合に対応する出力電圧Ｖｏｕｔも４
種類得られ等間隔となる。同様に、感度も４種類得られ
る。
【００８４】次に、出力電圧Ｖｏｕｔのトリミングの方
法を説明する。複数個の温度センサーが形成された半導
体ウエハーを、ある一定の温度Ｔ[℃]にして、それぞれ
の温度センサーの出力電圧Ｖｏｕｔを測定する。このＴ
[℃]において測定した出力電圧ＶｏｕｔとＴ[℃]におけ
るＶｏｕｔの狙い値の差が最小になるように、ヒューズ
１６またはヒューズ１７を切断する。バイポーラトラン
ジスタ９のエミッタに流れる電流値が変化したときの出
力電圧Ｖｏｕｔの変化量は、(1)式または、実測値から
あらかじめ求めておいて、この実測値により、どのヒュ
ーズを切断するかを上述のように決定する。
法を説明する。複数個の温度センサーが形成された半導
体ウエハーを、ある一定の温度Ｔ[℃]にして、それぞれ
の温度センサーの出力電圧Ｖｏｕｔを測定する。このＴ
[℃]において測定した出力電圧ＶｏｕｔとＴ[℃]におけ
るＶｏｕｔの狙い値の差が最小になるように、ヒューズ
１６またはヒューズ１７を切断する。バイポーラトラン
ジスタ９のエミッタに流れる電流値が変化したときの出
力電圧Ｖｏｕｔの変化量は、(1)式または、実測値から
あらかじめ求めておいて、この実測値により、どのヒュ
ーズを切断するかを上述のように決定する。
【００８５】この方法によれば、製造ばらつきによる出
力電圧Ｖｏｕｔのばらつきを個々の温度センサーごとに
補正することができ、歩留まりを低下させることなく高
精度の温度保証が可能となる。感度についてトリミング
する場合は、温度センサーが形成された半導体ウエハー
を２種類以上の温度にして求めた温度センサーの出力電
圧から感度を計算し、あらかじめ設定した感度の狙い値
との差が最小になるように、ヒューズ１６またはヒュー
ズ１７を切断すればよい。
力電圧Ｖｏｕｔのばらつきを個々の温度センサーごとに
補正することができ、歩留まりを低下させることなく高
精度の温度保証が可能となる。感度についてトリミング
する場合は、温度センサーが形成された半導体ウエハー
を２種類以上の温度にして求めた温度センサーの出力電
圧から感度を計算し、あらかじめ設定した感度の狙い値
との差が最小になるように、ヒューズ１６またはヒュー
ズ１７を切断すればよい。
【００８６】以上の第十二実施例の説明では、３段目の
バイポーラトランジスタ９のエミッタ電流を調整した
が、１段目や２段目のバイポーラトランジスタ７、８の
エミッタ電流を調整する回路構成としてもよい。図２６
は、図４や図２４の回路のゲート電圧ＶGを発生するた
めの基準電圧回路の一例を示す回路図である。ＮＭＯＳ
トランジスタ２４と２５を全く同じ特性にし、ＰＭＯＳ
トランジスタ２６のしきい電圧の絶対値ＶTPをＰＭＯＳ
トランジスタ２７のしきい電圧の絶対値ＶTPLよりも大
きく設定して、全てのＭＯＳトランジスタが飽和条件を
満たすとき、 Ｖcc−ＶG≒ＶTP＋√(K1/K2)／(1−√(K1／K2))×(ＶTP−ＶTPL)・・・(２) とあらわせる。ここで、Ｋ１とＫ２はそれぞれＰＭＯＳ
トランジスタ２７と２６のトランジスタ利得係数であ
る。図２７は、図２６の回路をもとにした、トリミング
可能な基準電圧回路図である。ＰＭＯＳトランジスタ２
９、３０はそれぞれヒューズ３１、３２を介してＰＭＯ
Ｓトランジスタ２８とパラレルに接続されており、その
ゲート電圧はＰＭＯＳトランジスタ２８のゲート電圧と
等しい。
バイポーラトランジスタ９のエミッタ電流を調整した
が、１段目や２段目のバイポーラトランジスタ７、８の
エミッタ電流を調整する回路構成としてもよい。図２６
は、図４や図２４の回路のゲート電圧ＶGを発生するた
めの基準電圧回路の一例を示す回路図である。ＮＭＯＳ
トランジスタ２４と２５を全く同じ特性にし、ＰＭＯＳ
トランジスタ２６のしきい電圧の絶対値ＶTPをＰＭＯＳ
トランジスタ２７のしきい電圧の絶対値ＶTPLよりも大
きく設定して、全てのＭＯＳトランジスタが飽和条件を
満たすとき、 Ｖcc−ＶG≒ＶTP＋√(K1/K2)／(1−√(K1／K2))×(ＶTP−ＶTPL)・・・(２) とあらわせる。ここで、Ｋ１とＫ２はそれぞれＰＭＯＳ
トランジスタ２７と２６のトランジスタ利得係数であ
る。図２７は、図２６の回路をもとにした、トリミング
可能な基準電圧回路図である。ＰＭＯＳトランジスタ２
９、３０はそれぞれヒューズ３１、３２を介してＰＭＯ
Ｓトランジスタ２８とパラレルに接続されており、その
ゲート電圧はＰＭＯＳトランジスタ２８のゲート電圧と
等しい。
【００８７】ＰＭＯＳトランジスタ２８、２９、３０の
トランジスタ利得係数をＫ３、Ｋ４、Ｋ５とすると、ヒ
ューズ３１、３２が切れていないとき、ＰＭＯＳトラン
ジスタ２６に相当するのはＰＭＯＳトランジスタ２８、
２９、３０を並列に接続した回路となるので、式(２)に
おいて Ｋ２＝Ｋ３＋Ｋ４＋Ｋ５ とすれば、ＶGが求まる。 ヒューズ３１のみ切ったときは、 Ｋ２＝Ｋ３＋Ｋ５ ヒューズ３２のみ切ったときは、 Ｋ２＝Ｋ３＋Ｋ４ ヒューズ３１と３２を切ったときは、 Ｋ２＝Ｋ３ とすればよい。
トランジスタ利得係数をＫ３、Ｋ４、Ｋ５とすると、ヒ
ューズ３１、３２が切れていないとき、ＰＭＯＳトラン
ジスタ２６に相当するのはＰＭＯＳトランジスタ２８、
２９、３０を並列に接続した回路となるので、式(２)に
おいて Ｋ２＝Ｋ３＋Ｋ４＋Ｋ５ とすれば、ＶGが求まる。 ヒューズ３１のみ切ったときは、 Ｋ２＝Ｋ３＋Ｋ５ ヒューズ３２のみ切ったときは、 Ｋ２＝Ｋ３＋Ｋ４ ヒューズ３１と３２を切ったときは、 Ｋ２＝Ｋ３ とすればよい。
【００８８】このようにして、４通りのＶGが得られ
る。この基準電圧回路を図４の回路と組み合わせれば、
温度センサーの出力電圧または感度をトリミングするこ
とができる。すなわち、ＶGを変えると、電流源である
ＰＭＯＳトランジスタ１０、１１、１２のドレイン電流
を変えることができるから出力電圧または感度のトリミ
ングが可能である。トリミングの方法は第四実施例と同
様にできる。以上の説明でヒューズとＭＯＳトランジス
タの数を増やせば、より高精度のトリミングが可能であ
る。また、ヒューズの代わりにスイッチを使っても同様
にトリミングできる。
る。この基準電圧回路を図４の回路と組み合わせれば、
温度センサーの出力電圧または感度をトリミングするこ
とができる。すなわち、ＶGを変えると、電流源である
ＰＭＯＳトランジスタ１０、１１、１２のドレイン電流
を変えることができるから出力電圧または感度のトリミ
ングが可能である。トリミングの方法は第四実施例と同
様にできる。以上の説明でヒューズとＭＯＳトランジス
タの数を増やせば、より高精度のトリミングが可能であ
る。また、ヒューズの代わりにスイッチを使っても同様
にトリミングできる。
【００８９】 図２８に本発明の半導体温度センサーの
第１３実施例の回路図を示す。この回路は、図２６の基
準電圧源と、定電流源４、５、６をＰＭＯＳトランジス
タとした図４の回路を組み合わせたものである。ボルテ
ージフォロアアンプ１３の差動入力部はＮＭＯＳトラン
ジスタで構成されている。また、基準電圧源のＰＭＯＳ
トランジスタ２６、２７の共通ゲートが電流源であるＰ
ＭＯＳトランジスタ１０、１１、１２のゲートと共通で
あり、基準電圧源のＮＭＯＳトランジスタ２４、２５の
共通ゲートがボルテージフォロアアンプ１３のバイアス
電圧を供給している。
第１３実施例の回路図を示す。この回路は、図２６の基
準電圧源と、定電流源４、５、６をＰＭＯＳトランジス
タとした図４の回路を組み合わせたものである。ボルテ
ージフォロアアンプ１３の差動入力部はＮＭＯＳトラン
ジスタで構成されている。また、基準電圧源のＰＭＯＳ
トランジスタ２６、２７の共通ゲートが電流源であるＰ
ＭＯＳトランジスタ１０、１１、１２のゲートと共通で
あり、基準電圧源のＮＭＯＳトランジスタ２４、２５の
共通ゲートがボルテージフォロアアンプ１３のバイアス
電圧を供給している。
【００９０】ボルテージフォロアアンプ１３の差動入力
部はＮＭＯＳトランジスタで構成されているので、ボル
テージフォロアアンプ１３に入力するバイポーラトラン
ジスタ９のエミッタ出力電圧の最大値と電源電圧Ｖｃｃ
の差を小さくできる。すなわち、低い電源電圧Ｖｃｃで
広い温度範囲で感度を一定に保つことができる。また、
ボルテージフォロアアンプ１３を構成するＮＭＯＳトラ
ンジスタのしきい電圧を０．６Ｖ以下にすれば、最低差
動入力電圧を低くできるので、高い温度まで感度を一定
に保つことができる。また、ボルテージフォロアアンプ
１３を構成するＰＭＯＳトランジスタのしきい電圧を−
０．６Ｖ以上にすれば、最大差動入力電圧を高くできる
ので、低い温度まで感度を一定に保つことができる。あ
るいは低い電源電圧Ｖｃｃで感度を一定に保つことがで
きる。
部はＮＭＯＳトランジスタで構成されているので、ボル
テージフォロアアンプ１３に入力するバイポーラトラン
ジスタ９のエミッタ出力電圧の最大値と電源電圧Ｖｃｃ
の差を小さくできる。すなわち、低い電源電圧Ｖｃｃで
広い温度範囲で感度を一定に保つことができる。また、
ボルテージフォロアアンプ１３を構成するＮＭＯＳトラ
ンジスタのしきい電圧を０．６Ｖ以下にすれば、最低差
動入力電圧を低くできるので、高い温度まで感度を一定
に保つことができる。また、ボルテージフォロアアンプ
１３を構成するＰＭＯＳトランジスタのしきい電圧を−
０．６Ｖ以上にすれば、最大差動入力電圧を高くできる
ので、低い温度まで感度を一定に保つことができる。あ
るいは低い電源電圧Ｖｃｃで感度を一定に保つことがで
きる。
【００９１】実際には、３段のバイポーラトランジスタ
を使い、２．４Ｖの電源電圧で、−４０℃から１００℃
の範囲で、約−８．３ｍＶ／℃の感度を得ることができ
た。
を使い、２．４Ｖの電源電圧で、−４０℃から１００℃
の範囲で、約−８．３ｍＶ／℃の感度を得ることができ
た。
【００９２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、コスト
が低く、消費電流が小さく、検出電圧のばらつきが小さ
く、耐ノイズ性と検出電圧の線形性が良好な半導体温度
センサーを供給することができる。特にバイポーラトラ
ンジスタの段数を増やしても、耐ノイズ性と検出電圧の
線形性が悪化することはない。
が低く、消費電流が小さく、検出電圧のばらつきが小さ
く、耐ノイズ性と検出電圧の線形性が良好な半導体温度
センサーを供給することができる。特にバイポーラトラ
ンジスタの段数を増やしても、耐ノイズ性と検出電圧の
線形性が悪化することはない。
【００９３】さらに、８０℃以上の高温においても線形
性が良好な半導体温度センサーを供給することができ
る。また、複数の異なる感度と出力電圧を１つの温度セ
ンサーで得ることができる。また、製造ばらつきによる
出力電圧や感度のばらつきを個々の温度センサーごとに
補正することができ、歩留まりを低下させることなく高
精度の温度保証が可能となる。
性が良好な半導体温度センサーを供給することができ
る。また、複数の異なる感度と出力電圧を１つの温度セ
ンサーで得ることができる。また、製造ばらつきによる
出力電圧や感度のばらつきを個々の温度センサーごとに
補正することができ、歩留まりを低下させることなく高
精度の温度保証が可能となる。
【００９４】また、低い電源電圧で、広い温度範囲で高
感度を得ることができる。
感度を得ることができる。
【図１】本発明の半導体温度センサーの第一実施例の回
路図である。
路図である。
【図２】本発明の半導体温度センサーのＮＰＮバイポー
ラトランジスタの部分の断面図である。
ラトランジスタの部分の断面図である。
【図３】本発明の半導体温度センサーの第二実施例の回
路図である。
路図である。
【図４】本発明の半導体温度センサーの第三実施例の回
路図である。
路図である。
【図５】従来の半導体温度センサーの回路図である。
【図６】ベース・エミッタ間の電流電圧特性である。
【図７】本発明の半導体温度センサーの出力電圧の温度
依存性である。
依存性である。
【図８】本発明の半導体温度センサーの第四実施例の回
路図である。
路図である。
【図９】本発明の半導体温度センサーのＭＯＳトランジ
スタの部分の断面図である。
スタの部分の断面図である。
【図１０】本発明の半導体温度センサーのＮＰＮバイポ
ーラトランジスタのベース・エミッタ部分のレイアウト
図である。
ーラトランジスタのベース・エミッタ部分のレイアウト
図である。
【図１１】本発明の半導体温度センサーの第四実施例の
回路図である。
回路図である。
【図１２】本発明の半導体温度センサーの第五実施例の
回路図である。
回路図である。
【図１３】従来の半導体温度センサーの回路図である。
【図１４】本発明の半導体温度センサーのＮＰＮバイポ
ーラトランジスタの電気特性図図である。
ーラトランジスタの電気特性図図である。
【図１５】本発明の半導体温度センサーの第六実施例の
断面図である。
断面図である。
【図１６】本発明の半導体温度センサーのＮＰＮバイポ
ーラトランジスタ電気特性図である。
ーラトランジスタ電気特性図である。
【図１７】本発明の半導体温度センサーの第七実施例の
断面図である。
断面図である。
【図１８】本発明の半導体温度センサーの第八実施例の
断面図である。
断面図である。
【図１９】本発明の半導体温度センサーの拡散領域とチ
ップエッジの関係を示す平面図である。
ップエッジの関係を示す平面図である。
【図２０】本発明の少数キャリアの影響を防止した半導
体温度センサーの拡散領域とチップエッジの関係を示す
平面図である。
体温度センサーの拡散領域とチップエッジの関係を示す
平面図である。
【図２１】本発明の半導体温度センサーの第九実施例の
回路図である。
回路図である。
【図２２】本発明の半導体温度センサーの第十実施例の
回路図である。
回路図である。
【図２３】本発明の半導体温度センサーの第十一実施例
の回路図である。
の回路図である。
【図２４】本発明の半導体温度センサーの第十二実施例
の回路図である。
の回路図である。
【図２５】本発明の半導体温度センサーに用いられるヒ
ューズの平面図である。
ューズの平面図である。
【図２６】本発明の半導体温度センサーに用いられる基
準電圧回路図である。
準電圧回路図である。
【図２７】本発明の半導体温度センサーに用いられる基
準電圧回路図である。
準電圧回路図である。
【図２８】本発明の半導体温度センサーの第十三実施例
の回路図である。
の回路図である。
１，２，３ ＮＰＮバイポーラトランジスタ ４，５，６ 電流源 ７，８，９ ＰＮＰバイポーラトランジスタ １０，１１，１２ ＭＯＳトランジスタ １３ ボルテージフォロアアンプ １４ 出力パッド １５ スイッチ素子 １６、１７、２６、２７、２８、２９、３０ ＰＭＯＳ
トランジスタ ２４、２５ ＮＭＯＳトランジスタ １８、１９、３１、３２ ヒューズ ２０ ポリシリコン配線 ２１ ＡＬ配線 ２２ コンタクト ２３ パッシベーション保護膜の開口部 １０１，１０２ ＮＰＮバイポーラトランジスタ １０７ Ｎ-シリコン基板 １０８ Ｐ拡散層 １０９ Ｐ+拡散層 １１０，１１１ Ｎ+拡散層 １１２ 中間絶縁層 １１３ コレクタ電極 １１４ ベース電極 １１５ エミッタ電極 １１６ 保護膜 １１７ パッシベーション保護膜の境界 １１８ チップエッジ １１９ Ｐ型の拡散層 １２０ Ｎ+拡散層 ３０１ ゲート電極 ３０２ ソース電極 ３０３ ドレイン電極 ３０４ サブストレイト電極 ３０５ ゲート酸化膜 ３０９ ＮＭＯＳのＰウェル領域 ３１０ ＮＭＯＳの基板電極領域 ３１１ ＮＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域 ２０７ Ｎ-シリコン基板 ２０８ Ｐ拡散層 ２０９ Ｐ+＋拡散層 ２１０、２１１ Ｎ+拡散層 ２１２ 中間絶縁層 ２１３ コレクタ電極 ２１４ ベース電極 ２１５ エミッタ電極 ２１６ 保護膜 ２２０、２２１ ポリシリコン電極
トランジスタ ２４、２５ ＮＭＯＳトランジスタ １８、１９、３１、３２ ヒューズ ２０ ポリシリコン配線 ２１ ＡＬ配線 ２２ コンタクト ２３ パッシベーション保護膜の開口部 １０１，１０２ ＮＰＮバイポーラトランジスタ １０７ Ｎ-シリコン基板 １０８ Ｐ拡散層 １０９ Ｐ+拡散層 １１０，１１１ Ｎ+拡散層 １１２ 中間絶縁層 １１３ コレクタ電極 １１４ ベース電極 １１５ エミッタ電極 １１６ 保護膜 １１７ パッシベーション保護膜の境界 １１８ チップエッジ １１９ Ｐ型の拡散層 １２０ Ｎ+拡散層 ３０１ ゲート電極 ３０２ ソース電極 ３０３ ドレイン電極 ３０４ サブストレイト電極 ３０５ ゲート酸化膜 ３０９ ＮＭＯＳのＰウェル領域 ３１０ ＮＭＯＳの基板電極領域 ３１１ ＮＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域 ２０７ Ｎ-シリコン基板 ２０８ Ｐ拡散層 ２０９ Ｐ+＋拡散層 ２１０、２１１ Ｎ+拡散層 ２１２ 中間絶縁層 ２１３ コレクタ電極 ２１４ ベース電極 ２１５ エミッタ電極 ２１６ 保護膜 ２２０、２２１ ポリシリコン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平8−208620 (32)優先日 平８(1996)８月７日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平8−210258 (32)優先日 平８(1996)８月８日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平8−223952 (32)優先日 平８(1996)８月26日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平8−223950 (32)優先日 平８(1996)８月26日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 清水 亨 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者 小島 芳和 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−233330（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−315932（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248962（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−137528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−219555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−193045（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283727（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−77423（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−133141（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−16358（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01K 7/01 H01L 21/8222
Claims (11)
- 【請求項１】 複数のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続して成る半導体温度センサーにおいて、前記
バイポーラトランジスタのエミッター領域の外周部を、
ＭＩＳ構造の電極層で覆うことを特徴とする半導体温度
センサー。 - 【請求項２】 前記ＭＩＳ構造の電極層の電位が前記バ
イポーラトランジスタのベース電位に固定されているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体温度センサー。 - 【請求項３】 前記ＭＩＳ構造の電極層の電位が前記バ
イポーラトランジスタのエミッター電位に固定されてい
ることを特徴とする請求項１記載の半導体温度センサ
ー。 - 【請求項４】 複数のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続され、前記複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が定電流源に接続されている半
導体温度センサーにおいて、複数の入力端子と単一の出
力端子を有するスイッチ素子を備え、前記複数のバイポ
ーラトランジスタの第一の主電極が前記スイッチ素子の
複数の入力端子にそれぞれ接続され、前記単一の出力端
子が出力パッドに接続されていることを特徴とする半導
体温度センサー。 - 【請求項５】 前記単一の出力端子がオペアンプの入力
端子に接続され、前記オペアンプの出力端子が出力パッ
ドに接続されていることを特徴とする請求項５に記載の
半導体温度センサー。 - 【請求項６】 複数のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続され、前記複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が定電流源に接続されている半
導体温度センサーにおいて、前記複数のバイポーラトラ
ンジスタのそれぞれの前記第一の主電極が、それぞれ別
の出力パッドに接続されていることを特徴とする半導体
温度センサー。 - 【請求項７】 複数のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続され、前記複数のバイポーラトランジスタの
それぞれの第一の主電極が定電流源に接続されている半
導体温度センサーにおいて、前記複数のバイポーラトラ
ンジスタのそれぞれの第一の主電極が、それぞれに対応
する複数のオペアンプの入力端子に接続され、前記複数
のオペアンプの出力端子がそれぞれ別の出力パッドに接
続され ていることを特徴とする半導体温度センサー。 - 【請求項８】 複数のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続され、前記バイポーラトランジスタのそれぞ
れの第一の主電極が定電流源に接続されている半導体温
度センサーにおいて、前記複数のバイポーラトランジス
タのうち少なくとも１つのバイポーラトランジスタの第
一の主電極に接断可能な複数の接続手段を介して複数の
定電流源を接続し、前記接続手段により前記複数の定電
流源を選択的に接続することにより、半導体センサーの
出力電圧または感度を調整することを特徴とする半導体
温度センサー。 - 【請求項９】 複数のバイポーラトランジスタがダーリ
ントン接続され、前記バイポーラトランジスタのそれぞ
れの第一の主電極が、ＭＯＳトランジスタにより構成さ
れる定電流源に接続される半導体センサーにおいて、ソ
ースを第１の電位に接続する第１のＰ−ＭＯＳトランジ
スタと、ソースを前記第１の電位に接続し、ドレインを
ゲートと前記第１のＰ−ＭＯＳトランジスタのゲートに
接続する第２のＰ−ＭＯＳトランジスタと、ドレインを
ゲートと前記第１のＰ−ＭＯＳトランジスタのドレイン
に接続し、ソースを第２の電位に接続する第１のＮ−Ｍ
ＯＳトランジスタと、ドレインを前記第２のＰ−ＭＯＳ
トランジスタのドレインに接続し、ゲートを前記第１の
Ｎ−ＭＯＳトランジスタのゲートに接続すると共にソー
スを前記第２の電位に接続する第２のＮ−ＭＯＳトラン
ジスタと、前記第２のＰ−ＭＯＳトランジスタのソース
とドレインの間に接続手段を介して並列に接続される複
数のＰ−ＭＯＳトランジスタを備え、前記接続手段によ
り前記複数のＰ−ＭＯＳトランジスタを前記第２のＰ−
ＭＯＳトランジスタに選択的に接続することにより前記
第２のＰ−ＭＯＳトランジスタのドレインの出力電圧を
選択する基準電圧回路を有し、前記基準電圧回路の出力
を前記半導体センサーの定電流源の前記ＭＯＳトランジ
スタのゲートに入力し、前記半導体センサーの出力電圧
または感度を調整することを特徴とする半導体温度セン
サー。 - 【請求項１０】 前記接続手段は、レーザー照射により
切断可能なポリシリコン配線からなるヒューズであるこ
とを特徴とする請求項９および請求項１０記載の半導体
温度センサー。 - 【請求項１１】 複数のバイポーラトランジスタがダー
リントン接続され、 前記バイポーラトランジスタのそれ
ぞれの第一の主電極がレーザー照射により切断可能なポ
リシリコン配線からなるヒューズの接断により調整され
る定電流源に接続されている半導体温度センサーを半導
体ウエハー上にマトリックス状に形成する工程と、前記
半導体センサーの出力電圧を所定の温度環境下で計測す
る工程と、前記半導体センサーの出力電圧と計測時の温
度に基づいて前記ヒューズの切断を行い前記定電流源の
電流値を調整する工程からなることを特徴とする半導体
温度センサーの製造方法。
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